DE102005033989B4 - Nuclear magnetic resonance apparatus with Gradientenabschirmanordnung with reduced coupling to the resonator system - Google Patents

Nuclear magnetic resonance apparatus with Gradientenabschirmanordnung with reduced coupling to the resonator system Download PDF

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Abstract

Kernspinresonanzapparatur zur Erzeugung eines homogenen statischen Magnetfelds in z-Richtung, mit mindestens einem Spulen-/Resonatorsystem, das dem Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenz-Signalen auf mindestens einer Messfrequenz dient, einem Gradientensystem, das zur Erzeugung von gepulsten Feldgradienten in mindestens einer Raumrichtung dient, und einer Abschirmanordnung, die radial zwischen dem mindestens einen Spulen-/Resonatorsystem und dem Gradientensystem positioniert ist, wobei die Abschirmanordnung mindestens eine elektrisch leitende Schicht mit mindestens einem Schlitz (1) umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht zur z-Achse axialsymmetrisch um den Mittelpunkt der Abschirmanordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmanordnung in einem axialen Abschnitt z1 < z < z2, mit z2 – z1 > L, wobei L = Fensterlänge des Spulen-/Resonatorsystems, in dem mindestens 90% der magnetischen Feldenergie des Spulen-/Resonatorsystems enthalten ist, mindestens ein Paar von zylindermantelförmigen Bereichen (6) um die z-Achse aufweist, wobei die zwei Bereiche (6) eines jeden Paares jeweils durch zwei um die z-Achse umlaufende, in sich geschlossene Grenzlinien definiert...Magnetic resonance apparatus for generating a homogeneous static magnetic field in the z-direction, with at least one coil / resonator system that is capable of transmitting and / or Receiving high-frequency signals on at least one measurement frequency serves, a gradient system that generates pulsed field gradients serves in at least one spatial direction, and a shielding arrangement, radially between the at least one coil / resonator system and the gradient system is positioned, wherein the shielding arrangement at least one electrically conductive layer having at least one Slit (1), wherein the electrically conductive layer to the z-axis arranged axially symmetrically about the center of the shielding is characterized in that the shielding in an axial Section z1 <z <z2, where z2 - z1> L, where L = window length of the Coil / resonator system in which at least 90% of the magnetic Field energy of the coil / resonator system is included, at least a pair of cylinder-shell-shaped Areas (6) around the z-axis, wherein the two areas (6) of each pair by two revolving around the z-axis, self-defined boundary lines defined ...

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kernspinresonanzapparatur zur Erzeugung eines homogenen statischen Magnetfelds in z-Richtung, mit mindestens einem Spulen-/Resonatorsystem, das dem Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenz Signalen auf mindestens einer Messfrequenz dient, einem Gradientensystem, das zur Erzeugung von gepulsten Feldgradienten in mindestens einer Raumrichtung dient, und einer Abschirmanordnung, die radial zwischen dem mindestens einem Spulen-/Resonatorsystem und dem Gradientensystem positioniert ist, wobei die Abschirmanordnung mindestens eine elektrisch leitende Schicht mit mindestens einem durchgehenden Schlitz umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht zur z-Achse axialsymmetrisch um den Mittelpunkt der Abschirmanordnung angeordnet ist, Eine derartige Kernspinresonanzapparatur ist beispielsweise aus [9] bekannt.The The invention relates to a nuclear magnetic resonance apparatus for generating a homogeneous static magnetic field in the z-direction, with at least one Coil / resonator system, transmitting and / or receiving radio frequency signals at least a measurement frequency, a gradient system that is used to generate of pulsed field gradients in at least one spatial direction, and a shielding arrangement radially between the at least a coil / resonator system and the gradient system positioned is, wherein the shielding at least one electrically conductive Layer comprising at least one continuous slot, wherein the electrically conductive layer to the z-axis axially symmetric about the center the shielding arrangement is arranged, Such a nuclear magnetic resonance apparatus is known for example from [9].

Eine Gradientenabschirmanordnung soll für die hochfrequenten Felder der Spulen-/Resonatorsystems undurchsichtig sein, jedoch das Schalten der (DC-)Gradientenpulse nicht behindern. Letztere liegen in einem Frequenzbereich in der Größenordnung von ≤ 10 kHz.A Gradientenabschirmanordnung intended for the high-frequency fields be opaque to the coil / resonator system, but the switching of the Do not obstruct (DC) gradient pulses. The latter are in a frequency range in the order of magnitude of ≤ 10 kHz.

Um dies zu erreichen werden bei den bekannten Abschirmanordnungen die Strompfade, welche die beim Schalten der Gradienten induzierten Wirbelströme gehen „möchten", durch Schlitzen der Abschirmanordnung unterbrochen. Zugleich müssen jedoch die Spiegelströme, die das Abschirmen der HF-Felder ermöglichen, trotzdem fließen können. Dies wird durch Überbrücken der Schlitze mit kapazitiven Elementen erreicht, die für die HF-Ströme durchlässig erscheinen, jedoch für die quasi-DC-Ströme beim Schalten der Gradienten sperren.Around To achieve this are in the known Abschirmanordnungen the Current paths, which "want" the eddy currents induced during the switching of the gradients, by slits the shielding interrupted. At the same time, however, the mirror currents, the to shield the RF fields still flow can. This is by bridging the Achieves slots with capacitive elements that appear permeable to the RF currents, however for the quasi-DC currents lock when switching the gradient.

Die gängigen zwei Lösungsansätze für die Anordnung der Schlitze sind Folgende:
Bei den aus [4], [5], [7], [10] bekannten Vorrichtungen wird eine gut elektrisch leitende, metallische Schicht mittels ringförmiger Leiterelemente so strukturiert, dass die Spiegelströme des HF-Stromes „imitiert" werden. Dabei wird zusätzlich jeder dieser ringförmiges Leiterelement nochmals zerschnitten, so dass die Wirbelströme der Gradientenströme nicht fließen können. Um den HF-Pfad zu ermöglichen wird eine zweite Schicht mittels eines Dielektrikums getrennt aufgebracht, so dass eine kapazitive Verbindung für die HF-Abschirmströme entsteht. Alternativ dazu wird ein diskreter Kondensator über die Schlitze hinweg angebracht, der für die HF-Ströme den Pfad schließt.The common two solutions for the arrangement of the slots are the following:
In the devices known from [4], [5], [7], [10], a highly electrically conductive metallic layer is structured by means of ring-shaped conductor elements in such a way that the mirror currents of the HF current are "imitated" In order to facilitate the RF path, a second layer is deposited separately by means of a dielectric so as to provide a capacitive connection for the RF shielding currents, alternatively a more discrete one is formed Capacitor mounted across the slots, which closes the path for the RF currents.

Ein anderer Lösungsansatz sieht eine n-fache Unterteilung in axialer Richtung vor, wobei durch Überlappungen und/oder Einbau diskreter kapazitiver Elemente für ausreichend kapazitive Kopplungen zwischen den streifenförmigen Teilstücken gesorgt wird [1]–[3], [6], [8], [9]. Zusätzlich können noch in radialer Richtung Schlitze angebracht werden. In manchen Ausführungsformen durchschneiden nicht alle Schlitze die leitende Schicht in z-Richtung vollständig.One another approach provides an n-fold division in the axial direction, with overlaps and / or incorporation of discrete capacitive elements for sufficient capacitive coupling between the strip-shaped sections is taken care of [1] - [3], [6], [8], [9]. additionally can slots are still to be made in the radial direction. In some embodiments not all slits cut through the conductive layer in the z-direction Completely.

Die Positionierung der Schlitze ist in der Regel, insbesondere im Bereich des Spulen-/Resonatorsystem, von den HF-Bedingungen getrieben, andererseits können zusätzliche Schlitze an bestimmten Orten angebracht werden, um die verbleibenden Wirbelströme weiter zu dämpfen.The Positioning of the slots is usually, especially in the field of the coil / resonator system, driven by the RF conditions, on the other hand can additional Slits are placed in specific locations to continue the remaining eddy currents to dampen.

Es gibt zwei vereinfachte Modelle, wie man sich den Effekt der Schlitze vorstellen kann:
Beim ersten Modell geht man davon aus, dass die Wirbelströme trotz Schlitz versuchen genauso weiterzufließen wie bei einer Abschirmanordnung ohne Schlitze (19a). Aus 19b geht hervor, dass in der dargestellten geschlitzten Abschirmanordnung (hier abgewickelt dargestellt) lediglich die Ströme entlang der senkrechten Schlitze zusätzlich fließen, was dazu führt, dass der Widerstand für die Abschirmströme steigt und somit die Abklingzeiten sinken. Je mehr Schlitze eingebracht werden, desto schneller klingen die Wirbelströme ab. Aus 19c wird auch klar, dass insbesondere für einen z-Gradienten ein radialer Schlitz in der Mitte hilfreich ist, da er die Bereiche mit linksdrehenden von denen mit rechtsdrehenden Strömen separiert.There are two simplified models, as you can imagine the effect of the slots:
In the first model it is assumed that the eddy currents despite slit try to continue to flow just as in a shielding arrangement without slots ( 19a ). Out 19b It can be seen that in the illustrated slotted shielding arrangement (shown unwound here) only the currents along the vertical slots additionally flow, causing the resistance to the shielding currents to increase, thus decreasing the decay times. The more slots are introduced, the faster the eddy currents will decay. Out 19c It will also be appreciated that a radial slit in the center is particularly helpful for a z-gradient as it separates the areas with left-handed from those with right-handed currents.

Ein zweites Modell geht davon aus, dass der Fluss ungestört bleibt und sich die Ströme in den einzelnen Abschnitten gemäß den sie durchdringenden Flüssen verteilen. Hierbei geht man davon aus, dass ein Strom endgültig unterbrochen ist, wenn er durch einen Schlitz unterbunden wurde (d. h. man benötigt lediglich einen einzigen axialen Schlitz und schlitzt den Rest radial d. h. 20b zeigt dies für einen z-Gradienten.A second model assumes that the river remains undisturbed and the streams in the individual sections distribute themselves according to the rivers that penetrate them. In this case, it is assumed that a current is finally interrupted when it has been prevented by a slot (ie, one needs only a single axial slot and slits the rest radially ie 20b shows this for a z-gradient.

Im Gegensatz zum ersten Modell (19b), bei dem im Bereich größter Ströme (und zugleich geringstem senkrechten Fluss) am meisten geschlitzt werden muss, muss beim zweiten Modell (20b) im End-Bereich (außerhalb der Umkehrpunkte des Gradienten) und im Zentrum am feinsten unterteilt werden, da hier der größte Fluss „zu den Schlitzen heraus diffundieren" muss. 20a zeigt den senkrechten magnetischen Fluss in Abhängigkeit von der axialen Koordinate z.Unlike the first model ( 19b ), where the largest flows (and at the same time the lowest vertical flow) have to be slit the most, in the second model ( 20b ) in the end region (outside the reversal points of the gradient) and in the center are most finely subdivided, since here the largest flow has to "diffuse out" to the slits. 20a shows the vertical magnetic flux as a function of the axial coordinate z.

In Wirklichkeit beschreiben beide Modelle den realen Sachverhalt nur unzureichend. Sie stellen lediglich die beiden Grenzwerte der Betrachtungen dar (ungestörter Strom im ersten Fall und ungestörter Fluss im zweiten Fall). Um genauere Angaben über die ideale Position der Schlitze zu bekommen, ist eine Simulationsrechnung notwendig, die das zeitliche Abklingen der Gradientenfelder nach dem Abschalten für einen konkreten Fall exakt aufzeigen kann. Auf iterative Art und Weise können dann die Schlitze positioniert werden. Problematisch ist hier allerdings, dass die Kopplungen mit den Resonatorsystemen, eventuell vorhandenen Shim-Spulen, Rohren, Elementen des Resonatorsystems etc. mitberücksichtigt werden müssen.In reality, both models describe the real facts inadequately. They represent only the two limits of the considerations (undisturbed current in the first case and undisturbed flow in the second case). To get more details about the ideal position of the slots is a simulation calculation is necessary, which can accurately show the temporal decay of the gradient fields after switching off for a specific case. In an iterative manner, the slots can then be positioned. The problem here is, however, that the couplings with the resonator systems, possibly existing shim coils, tubes, elements of the resonator system, etc. must be taken into account.

Die Abschirmwirkung der Abschirmanordnung bezüglich der HF-Felder beruht bei beiden oben aufgezeigten Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik darauf, dass die erste Eigenresonanz der HF-Abschirmanordnung unterhalb der Resonanzfrequenz der NMR-Spule liegt. Wäre dies nicht der Fall, so würde keine ausreichende kapazitive Kopplung bestehen, um die HF-Felder abzuschirmen.The Shielding effect of the shielding arrangement based on the RF fields in both embodiments shown above according to the prior Technique that the first self-resonance of the RF shielding is below the resonant frequency of the NMR coil. Would this not the case, so would There is no sufficient capacitive coupling to the RF fields shield.

Die Dicke der elektrisch leitenden Schicht wird jeweils so gewählt, dass die HF-Verluste minimiert werden und zugleich der DC-Widerstand möglichst hoch liegt. Die gängige Lösung ist es, Schichtdicken von etwa 3 Eindringtiefen (bei NMR-Frequenz) zu verwenden.The The thickness of the electrically conductive layer is selected in each case such that the RF losses be minimized and at the same time the DC resistance as possible is high. The common ones solution is to use layer thicknesses of about 3 penetration depths (at NMR frequency).

Insbesondere bei den aus [1]–[3], [6], [8], [9] [13] bekannten Abschirmanordnungen, die prinzipiell eine radiale Anordnung von Metall-Streifen darstellen, entsteht eine Vielzahl von Eigenresonanzen auf der Abschirmanordnung, die zu Problemen führen können. Prinzipiell weist eine solche Anordnung ebenso viele Moden wie Streifen auf. 21 zeigt dies beispielhaft für eine Anordnung mit vier Streifen. Darüber hinaus ergibt sich zusätzlich ein Spektrum von Oberschwingungen, wenn die Wellenlänge klein gegenüber den Dimensionen wird. Je mehr Elemente in einer solchen Abschirmanordnung verbaut sind, desto mehr Resonanzen weist sie auf. Um eine möglichst einer hohen Transparenz für die Gradientenfelder zu realisieren, ist jedoch eine sehr feine Unterteilung notwendig (z. B. n = 8, 16, 32). In diesem Fall wird das Spektrum so eng, dass nur noch sehr wenige Frequenzbänder übrig bleiben, in denen die Messfrequenzen zu liegen kommen können.Particularly in the case of the shielding arrangements known from [1] - [3], [6], [8], [9], [13], which in principle constitute a radial arrangement of metal strips, a large number of natural resonances arise on the shielding arrangement can lead to problems. In principle, such an arrangement has as many modes as strips. 21 shows this by way of example for a device with four stripes. In addition, there is an additional spectrum of harmonics when the wavelength becomes small compared to the dimensions. The more elements that are installed in such a shielding arrangement, the more resonances it has. In order to achieve as high a transparency as possible for the gradient fields, however, a very fine subdivision is necessary (eg n = 8, 16, 32). In this case, the spectrum becomes so narrow that only very few frequency bands remain, in which the measurement frequencies can come to lie.

Derartige Innenabschirmungen werden in der Regel in der MRI eingesetzt, wo eine, maximal zwei Messfrequenzen existieren und beide Frequenzen in der Regel zum Teil deutlich unter 200 MHz liegen. in diesem Fall kann durch Wahl der Kapazitäten zwischen den Streifen die Abschirmanordnung so gestaltet werden, dass keine der maximal zwei Messfrequenzen mit den Eigenmoden der Abschirmanordnung kollidiert. Wäre dies der Fall, so würde erstens die Abschirmwirkung deutlich reduziert und zweitens in der Regel die Güte und/oder Effizienz des Resonatorsystems ruiniert.such Internal shields are typically used in MRI, where one, maximum two measurement frequencies exist and both frequencies usually well below 200 MHz. in this case can by choosing the capacities between the strip the shielding be designed so that no the maximum of two measurement frequencies with the eigenmodes of the shielding arrangement collided. Would this would be the case First, the shielding effect significantly reduced and secondly in the Usually the goodness and / or efficiency of the resonator system.

In einem NMR-System ist die Situation jedoch anders. In der Regel existieren mindestens vier Messfrequenzen, möglicherweise sogar ein sehr breites Band von Frequenzen, die alle abstimmbar sein müssen. Insbesondere bei Abschirmanordnungen, die aus mehreren Elementen bestehen ist es daher quasi unmöglich, diese so auszuführen, dass keine der Messfrequenzen in die Nähe einer Eigenresonanz der Abschirmanordnung zu liegen kommt und zugleich ausreichende Abschirmwirkung für alle Moden zu garantieren.In However, the situation is different in an NMR system. In general, exist at least four measurement frequencies, possibly even a very wide one Band of frequencies, all of which must be tunable. Especially with shielding arrangements, which consist of several elements, it is therefore virtually impossible, this to do so that none of the measurement frequencies in the vicinity of a natural resonance of Shielding arrangement comes to rest and at the same time sufficient shielding effect for all To guarantee fashions.

Aus den Druckschriften [11] und [12] ist ein Spulentyp bekannt, der durch eine geometrische Anordnung der Leiter, die eine Rotation um n·2π über das Fenster einer weiteren Spule aufweist, die Kopplung zwischen den beiden Spulen geometrisch aufhebt. Hierbei ist das Integral des magnetischen Flusses der einen Spule, der mit der anderen Spule wechselwirkt null.Out The references [11] and [12], a coil type is known, the through a geometric arrangement of the ladder, which is a rotation by n · 2π over the Window has another coil, the coupling between the two coils geometrically canceled. Here is the integral of magnetic flux of a coil that interacts with the other coil zero.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kernspinresonanzapparatur vorzuschlagen, deren Abschirmanordnung so gestaltet ist, dass nur wenig oder keine Energie aus dem Resonator/Spulensystem in die Abschirmanordnung gekoppelt wird.It The object of the invention is to propose a nuclear magnetic resonance apparatus, the shielding arrangement is designed so that little or no Energy from the resonator / coil system in the shielding is coupled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abschirmanordnung in einem axialen Abschnitt z1 < z < z2, mit z2 – z1 > L, wobei L = Fensterlänge des Spulen-/Resonatorsystems, in dem mindestens 90% der magnetischen Feldenergie des Spulen-/Resonatorsystems enthalten ist, mindestens ein Paar von zylindermantelförmigen Bereichen um die z-Achse aufweist, wobei die zwei Bereiche eines jeden Paares jeweils durch zwei um die z-Achse umlaufende, in sich geschlossene Grenzlinien definiert sind, und wobei die zwei Grenzlinien jedes Bereichs einen axialen Abstand

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voneinander aufweisen und auf Ebenen parallel zur xy-Ebene liegen, wobei die beiden Bereiche eines solchen Paares geometrisch so positioniert sind, dass sie für mindestens einen Teil der Eigenmoden der Abschirmanordnung entgegengesetzte induktive Kopplungen mit mindestens einem Spulen-/Resonatorsystem aufweisen.This object is achieved according to the invention in that the shielding arrangement has an axial section z1 <z <z2, where z2-z1> L, where L = window length of the coil / resonator system in which at least 90% of the magnetic field energy of the coil / resonator system is included, at least a pair of cylinder jacket-shaped areas about the z-axis, wherein the two areas of each pair are each defined by two z-axis encircling, self-contained boundary lines, and wherein the two boundary lines of each area an axial distance
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and have planes parallel to the xy plane, the two regions of such a pair being geometrically positioned to have opposite inductive couplings to at least one coil / resonator system for at least a portion of the eigenmodes of the shield assembly.

Durch eine solche geometrische Anordnung der Elemente der Abschirmanordnung wird eine vernachlässigbare induktive Kopplung zwischen dem Resonatorsystem und einer gewissen Anzahl von Eigenmoden der Abschirmanordnung erreicht. Unter diesen Voraussetzungen kann das Resonatorsystem auch dann mit geringen zusätzlichen Verlusten betrieben werden, wenn eine Eigenresonanz der Abschirmanordnung in die Nähe oder sogar exakt auf einer Messfrequenz zu liegen kommt. Die „Entkopplung" zwischen den beiden Systemen wird bei der erfindungsgemäßen Apparatur rein geometrisch erreicht, indem entlang der z-Achse jeweils paarweise Bereiche mit entgegengesetzter Kopplung (und nach Möglichkeit gleicher Kopplungsstärke) auftreten, so dass sich die Kopplung von Bereichen jeweils paarweise zumindest weitestgehend aufhebt.Such a geometrical arrangement of the elements of the shielding arrangement achieves a negligible inductive coupling between the resonator system and a certain number of eigenmodes of the shielding arrangement. Under these conditions, the resonator system can be operated with small additional losses even if a self-resonance of the shielding arrangement comes close to or even exactly at a measuring frequency. The "decoupling" between the two systems is at the he inventive apparatus purely geometrically achieved by in pairs along the z-axis areas with opposite coupling (and possibly the same coupling strength) occur, so that the coupling of areas in pairs, at least as far as possible cancels.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass mindestens ein Schlitz der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung die mindestens eine elektrisch leitende Schicht in einer Richtung, die eine z-Komponente ungleich 0 aufweist, vollständig durchtrennt, und dabei innerhalb der Fensterlänge des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems mindestens einmal vollständig um die z-Achse rotiert ist. Der Schlitz kann kapazitiv geschlossen sein, so dass die tiefste Eigenresonanz der Abschirmanordnung unterhalb der Eigenresonanz der NMR-Kerne liegt.A advantageous embodiment provides that at least one slot of the electrically conductive layer the shielding arrangement, the at least one electrically conductive layer completely severed in a direction that has a z component other than 0, and within the window length of the at least one coil / Resonatorsystems at least once completely the z-axis is rotated. The slot can be closed capacitively so that the deepest natural resonance of the shielding arrangement below the self-resonance of the NMR nuclei lies.

Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kernspinresonanzapparatur verläuft bei mindestens einem Schlitz der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung die Steigung über den gesamten Abschnitt z1 < z < z2 der Abschirmanordnung gleichmäßig.at a special embodiment the nuclear magnetic resonance apparatus according to the invention extends at least one slot of the electrically conductive layer of Shielding arrangement the slope over the entire section z1 <z <z2 of the screening arrangement evenly.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Schlitz der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung ein ganzzahliges Vielfaches von Umdrehungen um die z-Achse entlang der Fensterlänge einer oder aller Spulen-/Resonatorsysteme aufweist. In diesem Fall ist die Kopplung der Spulen-/Resonatorsysteme vernachlässigbar.Especially It is advantageous if at least one slot of the electrically conductive Layer of Abschirmanordnung an integer multiple of turns around the z-axis along the window length of one or all of the coil / resonator systems. In this case, the coupling of the coil / resonator systems is negligible.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich zu dem mindestens einen Schlitz, der die elektrisch leitende Schicht der Abschirmanordnung vollständig durchtrennt, mindestens ein weiterer Schlitz vorgesehen ist, der an einer Endkante der Abschirmanordnung beginnend die elektrisch leitende Schicht nicht vollständig durchtrennt. Dies kann beispielsweise dann hilfreich sein, wenn, die Amplitude der Wirbelströme beim Schalten des Gradienten in bestimmten Bereichen höher ist als in anderen.A particularly preferred embodiment the invention provides that in addition to the at least one Slot, which is the electrically conductive layer of the shielding Completely severed, at least one further slot is provided, the beginning at an end edge of the shielding the electrical conductive layer not complete severed. This can be helpful, for example, if the amplitude of the eddy currents in Switching the gradient in certain areas is higher than in others.

Da dies hauptsächlich im Bereich außerhalb der Fensterlänge auftritt, verläuft bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform mindestens einer der weiteren Schlitze ausschließlich außerhalb der Fensterlänge des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems.There this mainly in the area outside the window length occurs, runs in a further development of this embodiment at least one the other slots exclusively outside the window length the at least one coil / resonator system.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die weiteren Schlitze innerhalb der Fensterlänge des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems mindestens einmal vollständig um die z-Achse rotiert sind.A alternative embodiment provides that the additional slots within the window length of the at least one coil / Resonatorsystems at least once completely the z-axis are rotated.

Vorzugsweise sind dabei die weiteren Schlitze innerhalb der Fensterlänge des mindestens einen Spulen/Resonatorsystems um ein ganzzahliges Vielfaches einer vollen Umdrehung um die z-Achse verdreht.Preferably are the other slots within the window length of at least one coil / resonator system by an integer multiple a full turn around the z-axis.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäß Apparatur weisen die Schlitze außerhalb des Fensterlänge des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems eine niedrigere Steigung als innerhalb der Fensterlänge auf. Auf diese Weise können stärkere Felder außerhalb der Fensterlänge kompensiert werden.at an advantageous embodiment the invention apparatus show the slots outside the window length the at least one coil / resonator system has a lower slope than within the window length on. That way you can more Fields outside the window length compensated become.

Alternativ dazu ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die Schlitze außerhalb der des Fensterlänge des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems eine höhere Steigung als innerhalb der Fensterlänge aufweisen oder axial verlaufen. Somit können schwächere Felder außerhalb der Fensterlänge kompensiert werden.alternative this is also an embodiment conceivable, in which the slots outside of the window length of at least one coil / resonator system has a higher slope than inside the window length have or extend axially. Thus, weaker fields can be outside the window length be compensated.

Prinzipiell ist es vorteilhaft, wenn die Steigungen der Schlitze so angepasst sind, dass eine möglichst geringe Kopplung zwischen der Abschirmanordnung und dem mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems erreicht wird.in principle it is advantageous if the slopes of the slots are adjusted so are that one possible low coupling between the shielding and the at least a coil / resonator system is achieved.

Eine weitere Ausführungsform einer Kernspinresonanzapparatur, die auch in den Rahmen der Erfindung fällt, ist dadurch gekennzeichnet dass der mindestens eine Schlitz der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung durchgehend radial verläuft und die elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung in mindestens zwei Bereiche teilt, wobei die Anordnung der radialen Schlitze spiegelsymmetrisch in Bezug auf die xy-Ebene ist, und dass zumindest in einem zentralen Bereich der Fensterlänge zusätzlich mindestens ein Paar von axialen Schlitzen vorgesehen sind, welche jeweils zwei benachbarte radiale Schlitze oder einen radialen Schlitz und eine Endkante der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung verbinden, wobei die gesamte Anordnung der Schlitze eine Punktsymmetrie bezüglich des Mittelpunkts der Abschirmanordnung, aber keine Spiegelsymmetrie zur xy-Ebene aufweist, und die Abschirmanordnung gegenüber dem Spulen-/Resonatorsystem so positioniert ist, dass die Kopplung zwischen dem mindestens einen Spulen-/Resonatorsystem und der Abschirmanordnung minimiert wird.A another embodiment a nuclear magnetic resonance apparatus, which is also within the scope of the invention falls is characterized in that the at least one slot of electrically conductive layer of the shielding continuously extends radially and the electrically conductive layer of the shielding in at least divides two areas, wherein the arrangement of the radial slots mirror-symmetrical in terms of the xy-plane, and that at least in a central Range of the window length additionally at least one pair of axial slots are provided, which each two adjacent radial slots or a radial slot and an end edge of the electrically conductive layer of the shield assembly connect, wherein the entire arrangement of the slots a point symmetry with respect to Center of Abschirmanordnung, but no mirror symmetry to the xy plane, and the shielding arrangement relative to the Coil / resonator system is positioned so that the coupling between the at least one coil / resonator system and the shielding minimized becomes.

Aufgrund der Punktsymmetrie der Abschirmanordnung weisen auch hier jeweils zwei Bereiche entgegengesetzte Kopplungen auf.by virtue of the point symmetry of the shielding also point here two areas opposite couplings.

Dabei ist es möglich, dass ein Bereich der Abschirmanordnung in der Mitte der Fensterlänge existiert, der keinen Schlitz aufweist, da hier beim Abklingen des Gradienten nur geringe Wirbelströme generiert werden.It is possible that a region of the Abschirmanordnung exists in the middle of the window length, which has no slot, since here only when the decay of the gradient ge eddy currents be neriert.

Alle Bereiche der Abschirmanordnung weisen vorzugsweise in z-Richtung jeweils einen axialen Schlitz auf. Die axialen Schlitze der einzelnen Bereiche sind dabei punktsymmetrisch angeordnet.All Areas of the shielding arrangement preferably have in the z-direction each having an axial slot. The axial slots of each Areas are arranged point-symmetrically.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die Abstände benachbarter radialer Schlitze jeweils identisch. Diese Ausführungsform ist besonders einfach herzustellen, da beispielsweise keine Rechnung der Recovery-Ströme der Gradienten erfolgen muss.at a special embodiment the invention are the distances adjacent radial slots are identical. This embodiment is particularly easy to produce, for example, no bill the recovery streams the gradient must occur.

Eine alternative Ausführungsform sieht dagegen vor, dass die Abstände benachbarter radialer Schlitze im Bereich der Mitte der Fensterlänge geringer sind als außerhalb der Fensterlänge. Dies ist insbesondere für Anordnungen vorteilhaft, bei denen in der Mitte der Fensterlänge besonders hohe Gradienten-Wirbelströme auftreten Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Abstände benachbarter radialer Schlitze im Bereich der Mitte der Fensterlänge größer sind als außerhalb der Fensterlänge L. Hierdurch ergeben sich geringere HF-Verluste, da die HF-Spiegelströme auf ungeschlitzten Pfaden beziehungsweise über wenige Kapazitäten fließen müssen.A alternative embodiment On the other hand, it provides that the distances adjacent radial slots in the middle of the window length less are considered outside the window length. This is especially for Arrangements advantageous in which in the middle of the window length especially high gradient eddy currents Alternatively, it is also possible that the distances of adjacent Radial slots in the middle of the window length are larger as outside the window length L. This results in lower RF losses, since the RF mirror currents on unslotted Paths or over few capacities flow have to.

Für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kernspinresonanzapparatur ist es vorteilhaft, wenn die Abschirmanordnung genau eine elektrisch leitende Schicht und kapazitive Elemente aufweist, die über den mindestens einen Schlitz angebracht sind, so dass HF-Ströme im Bereich der Messfrequenz weitestgehend ungehindert fließen können.For all embodiments the nuclear magnetic resonance apparatus according to the invention it is advantageous if the shielding exactly one electrically has conductive layer and capacitive elements over the at least one slot are mounted so that RF currents are in the range The measuring frequency can flow largely unhindered.

Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Abschirmanordnung zwei elektrisch leitenden Schichten umfasst, zwischen denen eine dielektrische, nicht leitende Schicht angeordnet ist, wobei die Schlitze in den beiden elektrisch leitenden Schichten nicht deckungsgleich verlaufen. Auf zusätzliche kapazitive Elemente kann dann verzichtet werden.Furthermore it is conceivable that the shielding two electrically conductive Includes layers between which a dielectric, non-conductive Layer is arranged, wherein the slots in the two electrically conductive layers do not coincide. On additional capacitive elements can then be dispensed with.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further Advantages of the invention will become apparent from the description and the Drawing. Likewise the above-mentioned and the further listed features per se or can be used for several in any combination. The shown and described embodiments not as final enumeration but rather have exemplary character for the description the invention.

Es zeigen:It demonstrate:

1a ein Frequenzspektrum der Resonanzfrequenzen der wichtigsten NMR-Kerne; 1a a frequency spectrum of the resonance frequencies of the most important NMR nuclei;

1b ein Frequenzspektrum der Messfrequenzen eines typischen NMR-Probenkopfs (15N, 2H, 13C, 1H) bei B = 18,79T; 1b a frequency spectrum of the measurement frequencies of a typical NMR probe head ( 15 N, 2 H, 13 C, 1 H) at B = 18.79T;

1c ein Frequenzspektrum desselben Probenkopfes mit Resonanzfrequenzen für 15N, 2H, 13C und 1H bei B = 11.74, 14.09, 15.44, 18.79T; 1c a frequency spectrum of the same probe head with resonance frequencies for 15 N, 2 H, 13 C and 1 H at B = 11.74, 14.09, 15.44, 18.79T;

2 eine Abwicklungsdarstellung einer geschlitzten elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung; 2 a development view of a slotted electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention;

3a Aufsichtsdarstellungen von erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Schichten mit einem spiralförmigen Schlitz der Periodizität 2π, 4π, 8π; 3a Supervision of inventive electrically conductive layers with a spiral slot of the periodicity 2π, 4π, 8π;

3b Aufsichtsdarstellungen von erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Schichten mit zwei spiralförmigen Schlitzen der Periodizität 2π, 4π, 6π; 3b Supervision illustrations of electrically conductive layers according to the invention with two spiral-shaped slots of periodicity 2π, 4π, 6π;

3c Aufsichtsdarstellungen von erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Schichten mit vier beziehungsweise acht spiralförmigen Schlitzen der Periodizität 2π, 4π; 3c Supervision of inventive electrically conductive layers with four or eight spiral slots of the periodicity 2π, 4π;

4 eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit einem spiralförmigen Schlitz für eine Kernspinresonanzapparatur mit zwei Spulen-/Resonatorsystemen; 4 a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with a spiral slot for a nuclear magnetic resonance apparatus with two coil / resonator systems;

5 eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit einem spiralförmigen Schlitz mit variabler Steigung für eine Kernspinresonanzapparatur mit zwei Spulen-/Resonatorsystemen; 5 a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with a spiral slot with variable pitch for a nuclear magnetic resonance apparatus with two coil / resonator systems;

6a eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit axial geschlitzten Außenbereichen; 6a a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with axially slotted outer regions;

6b eine Abwicklungsdarstellung eines Teilstücks der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung aus 6a; 6b a development view of a portion of the electrically conductive layer of the shielding from 6a ;

7a eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit weiteren axialen Schlitzen im Außenbereich; 7a a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with further axial slots in the outer region;

7b eine Abwicklungsdarstellung eines Teilstücks der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung aus 7a; 7b a development view of a portion of the electrically conductive layer of the shielding from 7a ;

8a eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit weiteren spiralförmigen Schlitzen im Außenbereich; 8a a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with other spiral Slits in the outdoor area;

8b eine Abwicklungsdarstellung eines Teilstücks der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung aus 8a; 8b a development view of a portion of the electrically conductive layer of the shielding from 8a ;

9 eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit weiteren spiralförmigen Schlitzen innerhalb der Fensterlänge des Spulen-/Resonatorsystems; 9 a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with further spiral-shaped slots within the window length of the coil / resonator system;

10a ein rechteckiges Feldprofil eines idealen Spulen-/Resonatorsystems mit schematischer Darstellung von Bereichen einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit entgegengesetzten Kopplungen; 10a a rectangular field profile of an ideal coil / resonator system with a schematic representation of areas of a shielding arrangement according to the invention with opposite couplings;

10b eine graphische Auftragung des Verlaufs eines Schlitzes einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung für das rechteckiges Feldprofil gemäß 10a; 10b a graphical representation of the course of a slot of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention for the rectangular field profile according to 10a ;

11a ein realistisches Feldprofil; 11a a realistic field profile;

11b eine graphische Auftragung des Verlaufs eines Schlitzes einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung für das Feldprofil aus 11a; 11b a graphical representation of the course of a slot of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention for the field profile 11a ;

12a ein weiteres realistisches Feldprofil; 12a another realistic field profile;

12b eine graphische Auftragung des Verlaufs eines Schlitzes einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung für das Feldprofil aus 12a; 12b a graphical representation of the course of a slot of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention for the field profile 12a ;

13 eine Aufsichts- und Abwicklungsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit punktsymmetrischer Schlitzung; 13 a plan and Abwicklungsdarstellung an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention with point-symmetrical slotting;

14 einen spiegelsymmetrischen Feldverlauf des Spulen/Resonatorsystems, sowie eine Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer Abschirmanordnung mit punktsymmetrischer Schlitzung; 14 a mirror-symmetrical field profile of the coil / resonator system, as well as a top view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement with point-symmetrical slotting;

15a eine Aufsichts- und Abwicklungsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer Abschirmanordnung mit punktsymmetrischer Schlitzung mit mehreren radialen Schlitzen; 15a a plan and Abwicklungsdarstellung an electrically conductive layer of a shielding arrangement with point-symmetrical slit with a plurality of radial slots;

15b, c Aufsichts- und Abwicklungsdarstellungen von elektrisch leitenden Schichten mit punktsymmetrischer Schlitzung und einer Vielzahl von axialen und radialen Schlitzen; 15b c is a plan view and development diagram of electrically conductive layers with point symmetric slits and a plurality of axial and radial slots;

16 eine Aufsichts- und Abwicklungsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer Abschirmanordnung mit punktsymmetrischer Schlitzung und ungeschlitztem Mittelbereich; 16 a plan and Abwicklungsdarstellung an electrically conductive layer of a shielding arrangement with point-symmetrical slit and unslit central region;

17a eine graphische Auftragung des senkrechten magnetischen Flusses in Abhängigkeit von z; 17a a plot of the perpendicular magnetic flux as a function of z;

17b eine Aufsichts- und Abwicklungsdarstellung einer zu dem in 17a dargestellten Flussverlauf gehörigen elektrisch leitenden Schicht einer Abschirmanordnung mit punktsymmetrischer, unregelmäßiger radialer Schlitzung; 17b a supervisory and settlement representation of a to the in 17a flow pattern belonging to electrically conductive layer of a shielding arrangement with point-symmetrical, irregular radial slit;

18a eine schematische Aufsichts- und Querschnittsdarstellung zweier kapazitiv verbundener elektrisch leitenden Schichten; 18a a schematic plan view and cross-sectional view of two capacitively connected electrically conductive layers;

18b eine Aufsichts- und Querschnittsdarstellung zweier mittels einer weiteren elektrisch leitenden Schicht und eines Dielektrikums kapazitiv verbundener elektrisch leitenden Schichten; 18b a plan view and cross-sectional view of two capacitively connected by means of another electrically conductive layer and a dielectric electrically conductive layers;

18c eine Aufsichts- und Querschnittsdarstellung zweier mittels Überlappung kapazitiv verbundener elektrisch leitenden Schichten; 18c a plan view and cross-sectional view of two capacitively connected by means of overlap electrically conductive layers;

18d eine Aufsichtsdarstellung zweier mittels Fingerkapazitäten kapazitiv verbundener elektrisch leitenden Schichten; 18d a top view of two capacitively connected by finger capacitance electrically conductive layers;

19a eine Abwicklungsdarstellung einer ungeschlitzten Abschirmanordnung mit schematischer Darstellung des Stromverlaufs gemäß dem Stand der Technik; 19a a developed view of an unslotted shielding arrangement with a schematic representation of the current profile according to the prior art;

19b eine Abwicklungsdarstellung einer in z-Richtung geschlitzten Abschirmanordnung mit schematischer Darstellung des Stromverlaufs gemäß dem Stand der Technik; 19b a developed view of a slotted in the z-direction shielding arrangement with a schematic representation of the current profile according to the prior art;

20a eine graphische Auftragung des senkrechten magnetischen Flusses in Abhängigkeit von z; 20a a plot of the perpendicular magnetic flux as a function of z;

20b eine Abwicklungsdarstellung einer radial und in z-Richtung geschlitzten Abschirmanordnung für einen magnetischen Fluss nach 20a gemäß dem Stand der Technik; und 20b a developed view of a radially and in the z-direction slotted shielding device for a magnetic flux after 20a according to the prior art; and

21 Querschnittsdarstellungen in xy-Ebene einer vierfach in z-Richtung geschlitzten Abschirmanordnung mit den entsprechenden Moden gemäß dem Stand der Technik. 21 Cross-sectional views in the xy plane of a quadruple in the z-direction slotted shielding arrangement with the corresponding modes according to the prior art.

Die Messfrequenzen der wichtigsten NMR-Kerne treten in zwei „Gruppen" auf, wie in 1a dargestellt:
3H, 1H und 19F haben ein γ von 25–28 107 rad/Ts. Der nächste relevante Kern ist 31P mit γ von 10.8 107 rad/Ts, d. h. 2.5-mal tiefer als die drei anderen Kerne. Die weiteren relevanten Kerne für die NMR füllen das Spektrum bis hinab zu 7 = 0.69 107 rad/Ts (41K). Für eine Protonenfrequenz von 800 MHz bedeutet dies z. B. dass eine Lücke zwischen 324 MHz und 753 MHz besteht, in der keinerlei Messfrequenzen liegen.The measurement frequencies of the most important NMR nuclei appear in two "groups", as in 1a shown:
3 H, 1 H and 19 F have a γ of 25-28 10 7 rad / Ts. The next relevant kernel is 31 P with γ of 10.8 10 7 rad / Ts, ie 2.5 times lower than the other three kernels. The other relevant nuclei for NMR fill the spectrum down to 7 = 0.69 10 7 rad / Ts ( 41 K). For a proton frequency of 800 MHz this means z. B. that there is a gap between 324 MHz and 753 MHz, in which there are no measurement frequencies.

Dies kann prinzipiell dazu verwendet werden, dass eine Abschirmanordnung lediglich so konzipiert wird, dass sie keine Eigenresonanz in der Nähe einer (oder mehrerer der drei) Kerne mit hohem Gamma aufweist und die Kerne mit niedrigeren Resonanzfrequenzen geometrisch entkoppelt werden. Hierzu muss lediglich eine Lücke des Spektrums der Abschirmanordnung durch Anpassen der kapazitiven Kopplungen zwischen den Elementen so platziert werden, dass die Eigenmoden unter und oberhalb der Gruppe hoher Frequenzen zu liegen kommen.This can be used in principle to a shielding is designed so that they do not resonate near a (or more of the three) high gamma nuclei and the Cores with lower resonance frequencies are geometrically decoupled become. This only has to be a gap in the spectrum of the shielding arrangement by adjusting the capacitive couplings between the elements be placed so that the eigenmodes below and above the Group of high frequencies come to rest.

In der Praxis haben die meisten Probenköpfe lediglich einen Satz von abstimmbaren Resonanzfrequenzen. Ein typischer NMR-Probenkopf enthält die folgenden Messfrequenzen: 15N, 2H, 13C, 1H. Sein Spektrum (bei 18.79T) ist aus 1b ersichtlich.In practice, most probes have only one set of tunable resonant frequencies. A typical NMR probe head contains the following measurement frequencies: 15 N, 2 H, 13 C, 1 H. Its spectrum (at 18.79T) is off 1b seen.

Betrachtet man Messköpfe für verschiedene Magnetfeldstärken, mit den für die Hochfeldspektroskopie gängigen 1H-Resonanzfrequenzen im Bereich von 500–800 MHz, so bleibt eine große Lücke im Spektrum bestehen. Es besteht daher die Möglichkeit eine Abschirmanordnung zu konzipieren, die für alle gängigen Messfrequenzen universell verwendbar ist.considered man measuring heads for different magnetic field strengths, with the for the high field spectroscopy common 1H resonance frequencies in the range of 500-800 MHz, so there is a large gap in the spectrum consist. There is therefore the possibility to design a shielding arrangement that is universal for all common measuring frequencies is usable.

Die in den 2 bis 9 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung beziehen sich auf eine idealisierte rechteckige Feldverteilung. Für ein realistisches Feldprofil können die Steigung und Periodizität der Schlitze von den in den speziellen Ausführungsbeispielen gezeigten abeichen, wie weiter unten beschrieben.The in the 2 to 9 illustrated embodiments of the shielding arrangement according to the invention relate to an idealized rectangular field distribution. For a realistic field profile, the pitch and periodicity of the slots may be different from those shown in the specific embodiments, as described below.

Um die geometrische Entkopplung für die tieferen Frequenzen zu erreichen, weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung Schlitze 1 (i = 1, 2, 3, 4,...) auf, die die elektrisch leitende Schicht der Abschirmanordnung in einer Richtung, die eine z-Komponente ungleich 0 aufweist, vollständig durchtrennt. 2 zeigt eine Abwicklungsdarstellung einer erfindungsgemäß geschlitzten Abschirmanordnung mit vier Schlitzen. Diese Schlitze 1 sind kapazitiv geschlossen (mittels Überlapp oder diskreter Kondensatoren, wie unten beschrieben), so dass die tiefste Eigenresonanz der Abschirmanordnung deutlich unterhalb aller NMR-Kerne, aber auch zwischen zwei beliebigen Frequenzen zu liegen kommen kann.In order to achieve the geometric decoupling for the lower frequencies, one embodiment of the shielding arrangement according to the invention has slots 1 (i = 1, 2, 3, 4, ...), which completely cuts through the electrically conductive layer of the shielding arrangement in a direction which has a z-component not equal to 0. 2 shows a development view of a slotted shielding arrangement according to the invention with four slots. These slots 1 are capacitively closed (by means of overlap or discrete capacitors, as described below), so that the deepest natural resonance of the shielding arrangement can lie clearly below all NMR cores, but also between any two frequencies.

3a–c zeigen Beispiele für eine Abschirmanordnung für ein Spulen-/Resonatorsystem 2, wobei die Abschirmanordnung verschiedener Anzahl von Schlitzen 1 mit verschiedenen Periodizitäten aufweisen. Den gezeigten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die Schlitze 1 mit einer n·2π – Periodizität über die ungefähre Fensterlänge L der Spulen-/Resonatorsystem 2 angeordnet sind. Die Abmessungen der Abschirmanordnung sind so gewählt, dass die axiale Ausdehnung der Abschirmanordnung die Fensterlänge L des Spulen-/Resonatorsystems 2 überragt. 3a -C show examples of a shielding arrangement for a coil / resonator system 2 wherein the shielding arrangement has different number of slots 1 having different periodicities. The embodiments shown have in common that the slots 1 with an n × 2π periodicity over the approximate window length L of the coil / resonator system 2 are arranged. The dimensions of the shielding arrangement are chosen so that the axial extent of the shielding arrangement the window length L of the coil / resonator system 2 surmounted.

4 zeigt eine Abschirmanordnung für eine Kernspinresonanzapparatur mit zwei Spulen-/Resonatorsystemen 2a, 2b. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn mehr als nur eine 2π Periodizität der Schlitze 1 vorhanden ist. insbesondere eine Periodizität (kleinster gemeinsamer Nenner) über die Fensterlängen L1, L2 aller Spulen-/Resonatorsysteme 2a, 2b ist von Vorteil, da in diesem Falle alle Spulen-/Resonatorsysteme 2a, 2b vernachlässigbare Kopplungen aufweisen. 4 shows a shielding arrangement for a nuclear magnetic resonance apparatus with two coil / resonator systems 2a . 2 B , It is advantageous if more than just a 2π periodicity of the slots 1 is available. in particular a periodicity (lowest common denominator) over the window lengths L 1 , L 2 of all coil / resonator systems 2a . 2 B is advantageous because in this case all coil / resonator systems 2a . 2 B have negligible couplings.

Es muss allerdings nicht unbedingt dieselbe Steigung über die gesamte Innenabschirmung eingehalten werden. Daher können z. B. auch über L2 n·2π rotiert werden und dann nochmals m·2π über L1–L2. Der Außenbereich kann beliebig gestaltet werden. 5 zeigt eine solche Ausführungsform der Abschirmvorrichtung mit einer Periodizität von 4π innerhalb der Fensterlänge L1 und einer Periodizität von 2π innerhalb der Fensterlänge L2 der Fensterlänge L.However, it is not necessarily the same slope over the entire inner shield are maintained. Therefore, z. B. also be rotated over L 2 n · 2π and then again m · 2π via L 1 -L 2 . The outdoor area can be designed arbitrarily. 5 shows such an embodiment of the shielding device with a periodicity of 4π within the window length L 1 and a periodicity of 2π within the window length L 2 of the window length L.

Darüber hinaus kann zur Minimierung der Kopplung zwischen dem Spulen-/Resonatorsystem 2 und der Abschirmanordnung auch auf eine strikte Periodizität der Schlitze 1 verzichtet werden und stattdessen die Steigung der Feldamplitude des von der Abschirmvorrichtung zu entkoppelnden Spulen-/Resonatorsystems 2 angepasst werden. Die strikte Periodizität der Schlitze 1 geht von einer rechteckförmigen Feldamplitudenverteilung des Spulen-/Resonatorsystem 2 aus, was in Wirklichkeit natürlich nicht gegeben ist. Die schwächeren (oder auch stärkeren) Felder im Randbereich der Fensterlänge L können durch eine lokale Erhöhung (oder Verringerung) der Steigung der Schlitze 1 kompensiert werden. Dies ist insbesondere auch im Außenbereich sinnvoll (ober- und unterhalb der Fensterlänge L), wo das Feld stark abfällt, und wo eine 2π-Periodizität der Schlitze 1 keine ausreichende Entkopplung bringt.In addition, to minimize the coupling between the coil / resonator system 2 and the shielding arrangement also to a strict periodicity of the slots 1 be waived and instead the slope of the field amplitude of the decoupled from the shielding coil / resonator system 2 be adjusted. The strict periodicity of the slots 1 assumes a rectangular field amplitude distribution of the coil / resonator system 2 which, of course, is not the case. The weaker (or stronger) fields in the edge region of the window length L may be due to a local increase (or decrease) in the pitch of the slots 1 be compensated. This is particularly useful outdoors (above and below the window length L), where the field drops sharply, and where a 2π periodicity of the slots 1 does not bring sufficient decoupling.

Aus dieser Aussage wird klar, dass die „Periodizität" der Abschirmvorrichtung lediglich im Bereich großer Feldamplitude der Spulen-/Resonatorsysteme vorliegen muss. Im Außenbereich kann auch auf eine konventionelle Form, also mit axialen Schlitzabschnitten 4 (ohne Rotation), übergegangen werden. Eine solche Ausführungsform der elektrisch leitenden Schicht ist in 6a dargestellt. 6b zeigt eine Abwicklungsdarstellung eines Teilstücks 3 der elektrisch leitenden Schicht dieser AbschirmanordnungFrom this statement, it becomes clear that the "periodicity" of the shielding device must be present only in the region of large field amplitude of the coil / resonator systems 4 (without rotation), go over. Such an embodiment of the electrically conductive layer is in 6a shown. 6b shows a development representation of a section 3 of the electrically conductive layer of this shielding

Falls die Amplitude der Wirbelströme beim Schalten des Gradienten außerhalb der Fensterlänge L höher sein sollte als innerhalb der Fensterlänge L, so kann es hilfreich sein, die Abschirmvorrichtung außerhalb der Fensterlänge L durch weitere Schlitze 5 weiter zu unterteilen (7a, 7b). Dies gilt sowohl für die Abschirmanordnung mit durchgehend periodischen Schlitzen 1 als auch für diejenige mit axialen Schlitzabschnitten 4 im Außenbereich. Dabei ist hier nur beispielhaft die maximale Länge der weiteren Schlitze 5 angegeben. Die Abschirmvorrichtung kann auch lediglich in einem kürzeren Bereich geschlitzt sein. Selbst für den Fall, dass die Wirbelströme beim Schalten des Gradienten im Bereich des Fensters am größten sein sollten, kann es Sinn machen, dennoch im Randbereich eine zusätzliche Schlitzung einzuführen, da jeder Schlitz im aktiven Bereich zu gewissen, wenn auch geringen Verlusten führt. Für eine Optimierung der HF-Eigenschaften kann es daher notwendig sein im zentralen Bereich weniger zu schlitzen als im Außenbereich.If the amplitude of the eddy currents when switching the gradient outside the window length L should be higher than within the window length L, it may be helpful, the shielding device outside the window length L through further slots 5 continue to divide ( 7a . 7b ). This applies both to the screening arrangement with continuous periodic slots 1 as well as for those with axial slot sections 4 outside. Here is only an example of the maximum length of the other slots 5 specified. The shielding device can also be slit only in a shorter range. Even if the eddy currents were to be greatest when switching the gradient in the region of the window, it may make sense to introduce an additional slit in the edge area, since each slit in the active area leads to certain, albeit small, losses. For an optimization of the RF properties, it may therefore be necessary to slit less in the central area than in the outer area.

8a, 8b zeigen Aufsichtsdarstellung einer elektrisch leitenden Schicht einer erfindungsgemäßen Abschirmanordnung beziehungsweise eine Abwicklungsdarstellung eines Teilstücks 3 der elektrisch leitenden Schicht mit spiralförmigen weiteren Schlitzen 5 außerhalb der Fensterlänge L. 8a . 8b show a plan view of an electrically conductive layer of a shielding arrangement according to the invention or a development representation of a section 3 the electrically conductive layer with helical further slots 5 outside the window length L.

Bei einer Periodizität der Schlitze 2 von mehr als 2π über die Fensterlänge L kann auch ein Teil der Abschirmanordnung im Bereich der Fensterlänge L mittels der zusätzlichen Schlitze 5 noch weiter geschlitzt werden, sofern die zusätzlichen Schlitze 5 insgesamt jeweils noch um 2π innerhalb der Fensterlänge L rotieren. Dabei können die zusätzliche Schlitze 5 z. B. am unteren und oberen Rand jeweils z. B. um π rotiert werden, wie in 9 gezeigt.At a periodicity of the slots 2 of more than 2π over the window length L can also be a part of the shielding arrangement in the region of the window length L by means of the additional slots 5 even further slotted, provided the additional slots 5 in total each still rotate by 2π within the window length L. In doing so, the additional slots 5 z. B. at the bottom and top of each z. B. be rotated by π, as in 9 shown.

Die Struktur der bisher gezeigten elektrisch leitenden Schichten sieht der Struktur der „multiply tuned resonant structure" aus [11] und [12] sehr ähnlich. Die entscheidenden Unterschiede sind allerdings die Folgenden:

  • 1. Eine Abschirmanordnung ist keine „resonant coil structure", da sie im Betrieb kein Feld außerhalb der Abschirmanordnung erzeugt, sondern das Feld, das durch die Spulen-/Resonatorsysteme erzeugt wird, auf den Innenraum begrenzt.
  • 2. Die Abschirmanordnung soll im Betrieb des Kernspinresonanzapparates gerade nicht selbst schwingen, da sonst eine Begrenzung des Feldes auf den Innenraum der Abschirmanordnung nicht gewährleistet wäre, d. h. sie soll nicht auf einer Messfrequenz strahlen.
  • 3. Eine Abschirmanordnung ist auch in einem hochauflösenden NMR-Apparat so weit von einem Sample entfernt und so lang, dass sie nicht aus suszeptibilitätskompensiertem Material bestehen muss, wie dies bei bekannten Spulensystemen üblich ist.
  • 4. Die Abschirmanordnung darf nicht zwei geschlossene Leiterringe oben und unten haben. Diese wären von Nachteil, da sie einen durchgehenden Pfad für Wirbelströme beim Schalten der Gradienten schaffen würden.
The structure of the electrically conductive layers shown so far looks very similar to the structure of the "multiply tuned resonant structure" of [11] and [12], but the key differences are the following:
  • 1. A shield assembly is not a "resonant coil structure" because it does not generate a field outside of the shield assembly during operation, but limits the field generated by the coil / resonator systems to the interior.
  • 2. The shielding should not oscillate in the operation of the nuclear magnetic resonance apparatus itself, otherwise a limitation of the field on the interior of the shield would not be guaranteed, ie they should not radiate at a measurement frequency.
  • 3. A shielding arrangement is so far removed from a sample in a high-resolution NMR apparatus and so long that it does not have to consist of Suszeptibilitätskompensiertem material, as is common in known coil systems.
  • 4. The shield assembly must not have two closed conductor rings at the top and bottom. These would be disadvantageous as they would provide a continuous path for eddy currents in switching the gradients.

Damit ist klar, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung trotz der sich auf den ersten Blick ergebenden Ähnlichkeiten um eine völlig andere Struktur handelt.In order to It is clear that it is in the inventive arrangement despite the similarities at first glance one completely other structure acts.

Wird eine verdrillte Spule gemäß [11] oder [12] als Spulen-/Resonatorsystem 2 verwendet, so sollte die erfindungsgemäße Abschirmanordnung entweder entgegen dem Drehsinn dieser Spule orientiert sein oder, falls der Drehsinn derselbe sein sollte mindestens um 2π mehr rotieren als die verdrillte Spule.Is a twisted coil according to [11] or [12] as a coil / resonator system 2 used, the shielding arrangement according to the invention should either be oriented counter to the direction of rotation of this coil or, if the direction of rotation should be the same rotate at least 2π more than the twisted coil.

Je weniger Schlitze 1, 5 in der Abschirmvorrichtung verwendet werden desto einfacher ist das Spektrum der Abschirmanordnung. Bei gleicher Abklingkonstante für die Wirbelströme beim Schalten des Gradientensystems müssen bei weniger Schlitzen 1, 5 mehr Umdrehungen vorgesehen sein. Dadurch verringern sich die Frequenzen der Eigenresonanzen der Abschirmanordnung. Allerdings treten diese nicht in „Paketen" wie „Birdcage-Moden", sondern einzeln auf, was das Anpassen an mehrere Messfrequenzen erleichtert.The fewer slots 1 . 5 to be used in the shielding device the easier the spectrum of the shielding arrangement. With the same decay constant for the eddy currents when switching the gradient system have less slots 1 . 5 be provided more turns. This reduces the frequencies of the self-resonances of the shielding arrangement. However, these do not occur in "packages" like "birdcage modes", but individually, which makes it easier to adapt to several measurement frequencies.

Wird lediglich ein einziger Schlitz 1 in die Abschirmanordnung eingebracht, weist sowohl die Grundmode als auch die angeregten Moden nur geringfügige Felder in der xy-Ebene auf, und ein Großteil des Feldes ist in z-Richtung orientiert. Dies führt zu einer enormen Verringerung der Kopplung zwischen dem Spulen-/Resonatorsystem 2 und der Abschirmanordnung. Residuelle xy-Felder entstehen durch die Tatsache, dass die Feldamplitude in dem Bereich der Abschirmanordnung, der dem Schlitz 1 gegenüber liegt, am höchsten sind. Dies kommt durch die Tatsache zu Stande, dass die Abschirmanordnung entweder im Bereich ihrer angeregten Moden betrieben wird und/oder die Wellenlängen im Bereich der Messfrequenzen nicht deutlich größer sind als die Abmessungen der Abschirmanordnung. Dadurch handelt es sich weitestgehend um Stehwellen auf der Abschirmanordnung, die zu nicht konstanten Strömen führen. Dieser Bereich wird nun bei der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung aufgrund der spiralförmigen Anordnung des Schlitzes 1 um die z-Achse rotiert, wodurch auch Komponenten in xy-Richtung entstehen. Durch die geschickte Rotation wird die Kopplung global minimiert.Will only be a single slot 1 introduced into the shielding arrangement, both the fundamental mode and the excited modes have only minor fields in the xy plane, and a majority of the field is oriented in the z-direction. This leads to a huge reduction in the coupling between the coil / resonator system 2 and the shielding arrangement. Residual xy fields are caused by the fact that the field amplitude in the area of the shielding arrangement, the slot 1 is opposite, highest. This is due to the fact that the shielding arrangement is operated either in the range of their excited modes and / or the wavelengths in the range of measurement frequencies are not significantly greater than the dimensions of the shielding arrangement. As a result, it is largely standing waves on the shielding arrangement, which lead to non-constant currents. This area is now in the shielding arrangement according to the invention due to the spiral arrangement of the slot 1 rotates about the z-axis, which also causes components in the xy direction. The clever rotation minimizes global coupling.

Ein einziger axialer Schlitz 1 ist jedoch in der Regel nicht ausreichend um die ungehinderte Penetration der Gradientenfelder zu garantieren. Durch die Rotation des Schlitzes 1 um die z-Achse wird zwar der Widerstand für die Wirbelströme erhöht und damit die Zeitkonstante reduziert, weiterhin ist jedoch auch zu beachten, dass eine residuelle Kopplung mit der nur einfach geschlitzten Abschirmanordnung existiert, da die Felder der verschiedenen Moden dieser Abschirmanordnung in der xy-Ebene nicht homogen sind.A single axial slot 1 However, it is usually not sufficient to guarantee unimpeded penetration of the gradient fields. By the rotation of the slot 1 Although the resistance for the eddy currents is increased about the z-axis and thus the time constant is reduced, it should also be noted that a residual coupling with the only single slotted shielding arrangement exists, since the fields of the different modes of this shielding arrangement in the xy- Level are not homogeneous.

Um die Abklingzeiten der Wirbelströme positiv zu beeinflussen, können weiterhin natürlich auch radiale Unterteilungen eingeführt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die dadurch entstehenden Teilstücke noch jeweils mindestens um 2π innerhalb der Fensterlänge rotieren, aber auch dann, wenn die Kapazitäten zwischen diesen Teilstücken groß genug sind, damit sie für die Eigenmoden im Bereich der Messfrequenzen elektrisch (kapazitiv) verbunden sind. Diese zusätzlichen radialen Unterteilungen sind bei einem z-Gradienten besonders hilfreich, wenn sie die Abschirmanordnung in der Symmetrieebene des Gradienten schneiden, da die Abschirmströme auf der oberen und unteren Halbebene entgegengesetzt fließen. Insbesondere wenn die Teilstücke der Abschirmanordnung in z-Richtung noch jeweils mindestens um 2π innerhalb der Fensterlänge L rotieren, müssen die zusätzlichen Schlitze 4 entlang der z-Richtung nicht mehr über die gesamte z-Richtung durchgehend sein.In order to positively influence the decay times of the eddy currents, of course, also radial subdivisions can be introduced. This is particularly advantageous when the resulting sections still rotate at least by 2π within the window length, but also when the capacitances between these sections are large enough so that they are electrically (capacitively) connected to the eigenmodes in the range of measurement frequencies , These additional radial divisions are particularly helpful in a z-gradient when intersecting the shielding assembly in the plane of symmetry of the gradient as the shielding currents flow oppositely on the upper and lower half-planes. In particular, if the sections of the shielding in the z-direction still rotate at least by 2π within the window length L, the additional slots 4 not be continuous along the z-direction over the entire z-direction.

Auch der Rotationssinn der Schlitze 1 muss nicht einheitlich sein. Die Schlitze 1 der Abschirmanordnung können auch über die Fensterlänge L z. B. insgesamt 2π nach rechts und weitere 2π nach links drehen.Also the sense of rotation of the slots 1 does not have to be uniform. The slots 1 the shielding can also on the window length L z. B. 2π turn to the right and another 2π to the left.

Des Weiteren muss die Periodizität nicht exakt 2π über die Fensterlänge L betragen. Diese Regel gilt lediglich im Falle eines rechteckigen Feldprofils. 10a zeigt ein solches rechteckiges Feldprofil in z-Richtung (parallel zum statischen Magnetfeld) eines (theoretischen) idealen Spulen-/Resonatorsystems 2, für welches in 10b die z-Position eines Schlitzes 1 in Abhängigkeit vom Umdrehungswinkel Φ graphisch dargestellt ist.Furthermore, the periodicity need not be exactly 2π over the window length L. This rule only applies in the case of a rectangular field profile. 10a shows such a rectangular field profile in the z-direction (parallel to the static magnetic field) of a (theoretical) ideal coil / resonator system 2 for which in 10b the z position of a slot 1 is shown graphically in dependence on the rotation angle Φ.

In der Darstellung des Feldprofils in 10a ist die z-Richtung in äquidistante Bereiche 6 eingeteilt. Wird nun eine 2π-Rotation des Schlitzes 1 über die Länge des Feldes durchgeführt, so findet man immer ein Paar von Bereichen 6 (durch gleiche Schraffur markiert), die exakt entgegengesetzte Kopplungen aufweisen, da sie immer eine geometrische Verschiebung von π gegeneinander aufweisen.In the representation of the field profile in 10a the z-direction is in equidistant areas 6 assigned. Will now be a 2π-rotation of the slot 1 Performed over the length of the field, you will always find a pair of areas 6 (marked by the same hatching), which have exactly opposite couplings, since they always have a geometric displacement of π against each other.

Dies ist gültig im Falle, dass die Moden der Abschirmanordnung einen quasi konstanten Strom über die Fensterlänge L des Spulen-/Resonatorsystems 2 aufweisen. Dies wiederum ist dann erfüllt, wenn entweder die kapazitiven Kopplungen der Teilstücke der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung groß ge nug sind oder die Abschirmanordnung lang genug ist, um für einen hinreichend konstanten Strom auf der Abschirmanordnung im Feldbereich des Spulen/Resonatorsystems 2 zu sorgen.This is valid in the case in which the modes of the shielding arrangement have a quasi-constant current across the window length L of the coil / resonator system 2. This in turn is fulfilled if either the capacitive couplings of the sections of the electrically conductive layer of the shielding arrangement are large enough or the shielding arrangement is long enough for a sufficiently constant current on the shielding arrangement in the field region of the coil / resonator system 2 to care.

Ein realistisches Spulen-/Resonatorsystem 2 hat flache Flanken und je nach Länge entweder „Kamelhöcker" (11a) oder eine „Beule" (12a). In diesem Falle kann zur Verringerung der Kopplung die Steigung der rotierenden Schlitze 1 der Innenabschirmung auch variabel ausgeführt werden (11b, 12b). Dasselbe gilt auch für den Fall, in dem man nicht auf die Grundmode sondern auf eine höhere Mode (mit i Knoten) der Abschirmanordnung kompensieren möchte.A realistic coil / resonator system 2 has flat flanks and depending on the length either "camel humps" ( 11a ) or a "bump" ( 12a ). In this case, to reduce the coupling, the pitch of the rotating slots 1 the inner shield can also be made variable ( 11b . 12b ). The same applies to the case in which one does not want to compensate for the fundamental mode but for a higher mode (with i nodes) of the screening arrangement.

Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung ist, dass sie vollständig kompatibel zu Quadraturspulen ist, da sie keinerlei präferenzielle Richtung aufweist.One greater Advantage of the shielding arrangement according to the invention is that she is complete Compatible with quadrature coils, since they are not any preferential ones Direction.

Wird die Steigung der Schlitze 1 der Abschirmanordnung immer flacher (= Periodizität n·2π mit n gegen unendlich), so wird die präzise Einhaltung der Periodizität über die Fensterlänge L immer unwichtiger. Im Grenzfall rotieren die Schlitze 1 in Umfangsrichtung der Abschirmanordnung, so dass die Moden unabhängig von der Periodizität immer senkrecht stehen und daher entkoppelt sind. Residuelle Kopplungen mitteln sich durch die hohe Umdrehungszahl weg. Allerdings ist es in diesem Fall sehr schwierig noch ausreichende Kapazität für die Abschirmung der HF-Felder zu gewährleisten, was die Anzahl der Umdrehungen limitiert. Im Falle eines typischen NMR-Probenkopfes mit Fensterlänge L im Bereich von 20 mm sind maximal 4–5 Umdrehungen sinnvoll. Im Experiment zeigt sich, dass die residuellen Kopplungen selbst bei geringer Anzahl von Umdrehungen (2π–8π) ausreichend klein sind um auf eine absolute Auslöschung der Kopplungen verzichten zu können. In diesem Falle ist auch die Einhaltung einer exakten „Periodizität" unwichtig.Will the slope of the slots 1 the shielding arrangement ever flatter (= periodicity n · 2π with n to infinity), the precise maintenance of the periodicity over the window length L is always less important. In the limit, the slots rotate 1 in the circumferential direction of the shielding arrangement, so that the modes are always perpendicular regardless of the periodicity and are therefore decoupled. Residual couplings averaged out due to the high number of revolutions. However, in this case, it is very difficult to still ensure sufficient capacity for the shielding of the RF fields, which limits the number of revolutions. In the case of a typical NMR probe head with a window length L in the range of 20 mm, a maximum of 4-5 turns is reasonable. The experiment shows that the residual couplings are sufficiently small even at a low number of revolutions (2π-8π) to be able to do without an absolute extinction of the couplings. In this case, the observance of an exact "periodicity" is unimportant.

Die Funktionsweise der bisher beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung ist es, mittels einer „2π-Periodizität" die integrale Kopplung über z zu minimieren.The Mode of operation of the previously described embodiments of the shielding arrangement according to the invention it is, by means of a "2π-periodicity" to the integral coupling over z minimize.

Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung (zweite Ausführungsform) „kollabiert" diese Periodizität in einen Punkt. Diese alternative Ausführungsform sieht mindestens drei Schlitze 7, 8 vor: mindestens einen radialen Schlitz 7 und je einen axial von diesem ausgehender Schlitz 8, der bis zur oberen 9 bzw. unteren Endkante 10 der Abschirmanordnung reicht, wobei die beiden axialen Schlitze 8 eine 180° Rotation gegeneinander aufweisen, wie in 13 gezeigt.In an alternative embodiment of the shielding arrangement according to the invention (second embodiment), this periodicity "collapses" into a point This alternative embodiment sees at least three slots 7 . 8th before: at least one radial slot 7 and one axially outgoing from this slot 8th that's up to the top 9 or lower end edge 10 the shielding arrangement is sufficient, wherein the two axial slots 8th have a 180 ° rotation against each other, as in 13 shown.

Es wird also eine Punktsymmetrie eingeführt, so dass wieder jeweils zwei Bereiche 6 entgegengesetzte Kopplung aufweisen (14). Dies kommt daher, dass ein ideales Spulen-/Resonatorsystem eine magnetische Symmetrieebene in der xy-Ebene aufweist (bei nicht idealen Spulen-/Resonatorsystemen 2 ist diese Symmetrie nicht vollständig aber immerhin weitestgehend erfüllt). Dabei ist es lediglich erforderlich, dass der axial obere Teil 11 der Abschirmanordnung eine Drehung um π gegenüber dem unteren Teil 12 aufweist, d. h. es existiert eine Punktsymmetrie um das Zentrum des Spulen-/Resonatorsystems 2. Diese Punktsymmetrie steht im Gegensatz zur Spiegelsymmetrie des Spulen-/Resonatorsystems 2 und führt zur Auslöschung der Kopplung zwischen Spulen-/Resonatorsystem 2 und Abschirmanordnung.It is thus introduced a point symmetry, so again each two areas 6 have opposite coupling ( 14 ). This is because an ideal coil / resonator system has a magnetic plane of symmetry in the xy plane (in non-ideal coil / resonator systems 2 this symmetry is not complete but nevertheless largely fulfilled). It is only necessary that the axially upper part 11 the shielding arrangement is rotated by π with respect to the lower part 12 ie there is a point symmetry about the center of the coil / resonator system 2 , This point symmetry is in contrast to the mirror symmetry of the coil / resonator system 2 and leads to the cancellation of the coupling between the coil / resonator system 2 and shielding arrangement.

Die Kopplung, die zwischen dem oberen Teil 11 der Abschirmanordnung und dem Spulen-/Resonatorsystem 2 entsteht, ist genau entgegengesetzt zu derjenigen, die im unteren Teil 12 entsteht (wenn man den Symmetriebruch durch die Anschlussbeine des Spulen-/Resonatorsystem vernachlässigt). Dass das Spulen-/Resonatorsystem 2 überhaupt in die Abschirmanordnung koppelt, kann folgendermaßen verstanden werden: Ein einziges Spulen-/Resonatorsystem 2 kann mit einer Abschirmanordnung, die zwei axiale Schlitze 8 aufweist, so orientiert werden, dass alle Moden des Spulen-/Resonatorsystems 2 und der Abschirmanordnung senkrecht aufeinander stehen. Hat die Abschirmanordnung lediglich einen Schlitz 8 oder mehr als zwei Schlitze 8 in axialer Richtung, so ist diese Ausrichtung nicht mehr möglich, da die Abschirmanordnung in diesem Falle die elektrischen und magnetischen Symmetrieebenen des Spulen-/Resonatorsystems 2 (xz- und yz- Ebene) brechen. Dasselbe gilt selbstverständlich für ein weiteres Spulen-/Resonatorsystem 2, das weitestgehend senkrecht zu dem ersten orientiert ist.The coupling between the upper part 11 the shielding arrangement and the coil / resonator system 2 is exactly opposite to the one in the lower part 12 arises (if one neglects the break in symmetry through the connecting legs of the coil / resonator system). The fact that the coil / resonator system 2 is actually coupled into the shielding arrangement can be understood as follows: A single coil / resonator system 2 can with a shielding arrangement, the two axial slots 8th be oriented so that all the modes of the coil / resonator system 2 and the shielding are perpendicular to each other. The shield has only one slot 8th or more than two slots 8th in the axial direction, this alignment is no longer possible since the shielding arrangement in this case the electrical and magnetic planes of symmetry of the coil / resonator system 2 (xz and yz plane) break. The same naturally applies to a further coil / resonator system 2 , which is oriented largely perpendicular to the first.

Wie in 15a, 15b, 15c gezeigt, ist es auch möglich mehr Schlitze 7, 8 vorzusehen. Dabei ist es lediglich erforderlich, dass die Punktsymmetrie um das Zentrum der Abschirmanordnung herum erhalten bleibt. Um eine Positionierung der Abschirmanordnung bezüglich zweier Spulen-/Resonatorsysteme 2 möglich zu machen, ist es weiterhin hilfreich, die magnetische und elektrische Symmetrie in x- und y-Ebene der Spulen-/Resonatorsysteme 2 ebenfalls so zu brechen, dass die Kopplungen mit den beiden Teilen 11, 12 der Abschirmanordnung (oberhalb und unterhalb des Zentrums) für alle Spulen-/Resonatorsysteme 2 in etwa identisch sind. Konkret heißt dies, dass im Falle von axialen Schlitzen 8 diese unter 45° zu den Symmetrieebenen der beiden Spulen-/Resonatorsysteme 2 orientiert sein müssen, falls ein System von orthogonalen Spulen-/Resonatorsystemen 2 entkoppelt werden soll. Die Ausrichtung kann daher erleichtert werden, wenn eine ungeradezahlige Anzahl von Schlitzen 7, 8 in jeden Teil der Abschirmanordnung eingefügt werden.As in 15a . 15b . 15c shown, it is also possible more slots 7 . 8th provided. All that is required is that the point symmetry be maintained around the center of the shielding arrangement. In order to position the shielding arrangement with respect to two coil / resonator systems 2 It is also helpful to make the magnetic and electrical symmetry in the x- and y-plane of the coil / resonator systems possible 2 also break so that the couplings with the two parts 11 . 12 the shielding arrangement (above and below the center) for all coil / resonator systems 2 are approximately identical. Specifically, this means that in the case of axial slots 8th these are at 45 ° to the symmetry planes of the two coil / resonator systems 2 if a system of orthogonal coil / resonator systems 2 should be decoupled. The alignment can therefore be facilitated if an odd number of slots 7 . 8th be inserted into each part of the screening arrangement.

16 zeigt, dass es prinzipiell auch möglich ist, in einem Bereich 13 in der Mitte der Fensterlänge L überhaupt nicht zu schlitzen, da hier aus Symmetriegründen beim Abklingen des Gradienten keine beziehungsweise nur geringe Spiegelströme generiert werden. 16 shows that in principle it is also possible in one area 13 not to slit at all in the middle of the window length L, since no or only low mirror currents are generated here for reasons of symmetry when the gradient subsides.

Möchte man die Recovery-Eigenschaften der Abschirmanordnung optimieren, so kann man die Schlitzung in z-Richtung so durchführen, dass der Fluss senkrecht zur Abschirmanordnung, der die jeweiligen Bereiche 6 in z-Richtung durchdringt, in etwa ungestört ist (17a). Bei einem z-Gradienten sieht dies in etwa so aus wie in 17b gezeigt.If one wishes to optimize the recovery properties of the shielding arrangement, one can perform the slotting in the z-direction so that the flow perpendicular to the shielding arrangement, the respective areas 6 penetrates in the z-direction, is approximately undisturbed ( 17a ). For a z gradient, this looks something like 17b shown.

Bei beiden Typen von Abschirmanordnung löschen sich die Kopplungen zwischen den Spulen-/Resonatorsystemen 2 und den verschiedenen Moden der Abschirmanordnung natürlich lediglich für die Moden aus, welche die gebrochene Symmetrie aufweisen. In der Regel wird das Design so sein, dass die tiefste Mode dieses Kriterium erfüllt. Andererseits kann die Abschirmanordnung aber auch so ausgelegt werden, dass eine Auslöschung für höhere Moden auftritt. Vorteilhafterweise weisen auch die Moden, die nicht optimiert wurden, in der Regel immer noch deutlich niedrigere Kopplungen auf als es für eine Abschirmanordnung mit rein axialen Schlitzen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, der Fall ist. In der Regel ist eine vollständige Auslöschung der Kopplung gar nicht notwendig. Eine Dämpfung von 30–40 dB reicht völlig aus, solange die Messfrequenzen nicht exakt auf die Eigenmoden der Abschirmanordnung fallen.In both types of shielding arrangement, the couplings between the coil / resonator systems cancel 2 and the various modes of the screening arrangement, of course, only for the modes having the broken symmetry. As a rule, the design will be such that the deepest fashion meets this criterion. On the other hand, the shielding arrangement can also be designed so that an extinction for higher modes occurs. Advantageously, the modes which have not been optimized usually still have significantly lower couplings than is the case for a shield arrangement with purely axial slots, as known from the prior art. In general, a complete extinction of the coupling is not necessary. An attenuation of 30-40 dB is sufficient, as long as the measurement frequencies do not fall exactly on the eigenmodes of the shielding arrangement.

Eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung stellt eine Mischform aus den beiden bisher alternativ diskutierten Ausführungsformen dar (nicht dargestellt). Dabei kann jeder Teilbereich der Abschirmanordnung mit Punktsymmetrie einen Schlitz 1 beinhalten, der mindestens eine Umdrehung in der z-Richtung durchfährt wobei die gesamte Struktur eine Punktsymmetrie aufweist. Diese Ausführungsform minimiert die Kopplung jedes einzelnen Teilstücks 3 der Abschirmanordnung mit dem Resonatorsystem 2 und reduziert die residuelle Kopplung durch geometrische Auslöschung von zwei Bereichen 6.Another possible embodiment of the shielding arrangement according to the invention represents a hybrid form of the two previously discussed alternative embodiments (not shown). In this case, each subregion of the shielding arrangement with point symmetry can have a slot 1 which passes through at least one revolution in the z-direction, the entire structure having a point symmetry. This embodiment minimizes the coupling of each individual section 3 the shielding arrangement with the resonator system 2 and reduces the residual coupling by geometric extinction of two areas 6 ,

Damit die HF-Verluste bei den verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen, nicht koppelnden Abschirmanordnung so gering wie möglich gehalten werden können, sollte eine kapazitive Verbindung 14 zwischen den einzelnen Teilstücken 3 der elektrisch leitenden Schichten der Abschirmanordnung vorgesehen sein (18a). Diese kann entweder durch diskrete Kondensatoren, wie aus dem Stand der Technik bekannt, oder durch verteilte Kapazitäten durch Überlapp der einzelnen Teilstücke 3 der elektrisch leitenden Schichten (18b, 18c) erreicht werden. Eine Kombination ist ebenfalls möglich. Durch das Anbringen der kapazitiven Elemente wird das Eigenmodespektrum der Abschirmanordnung modifiziert (Frequenz der Eigenmoden sinkt).So that the RF losses can be kept as low as possible in the various embodiments of the non-coupling shielding arrangement according to the invention, a kapazi should active connection 14 between the individual sections 3 the electrically conductive layers of the shielding be provided ( 18a ). This can be achieved either by discrete capacitors, as known from the prior art, or by distributed capacitances by overlapping the individual sections 3 the electrically conductive layers ( 18b . 18c ) can be achieved. A combination is also possible. By attaching the capacitive elements, the eigenmodes spectrum of the shielding arrangement is modified (frequency of the eigenmodes decreases).

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmanordnung mit Schlitzen 1, welche die elektrisch leitende Schicht der Abschirmanordnung in einer Richtung, die eine z-Komponente ungleich 0 aufweist, vollständig durchtrennt (erste Ausführungsform) können die verteilten Kapazitäten sowohl durch eine entspre chende Struktur mit entgegengesetztem Drehsinn als auch mit gleichgerichtetem Drehsinn erzeugt werden. Außerdem müssen die elektrisch leitenden Schichten nicht dieselbe Periodizität und Anzahl von Schlitzen 1 aufweisen. Es können auch noch weitere zusätzliche elektrisch leitende Schichten aufgebracht werden um eventuell noch „durchsickernde" Felder weiter abzuschirmen. Bei der zweiten Ausführungsform kann eine äquivalente Struktur einer elektrisch leitenden Schicht um die halbe Höhe gegenüber einer ersten elektrisch leitenden Schicht verschoben werden, wobei im Idealfall der um die Mitte zentrierte Bereich 13 keinen Schlitz 1 aufweist.In the embodiment of the shielding arrangement according to the invention with slots 1 , which completely cuts through the electrically conductive layer of the shielding arrangement in a direction which has a z component not equal to 0 (first embodiment), the distributed capacitances can be generated both by a corresponding structure with opposite direction of rotation and in the same direction of rotation. In addition, the electrically conductive layers do not have the same periodicity and number of slots 1 exhibit. It is also possible to apply further additional electrically conductive layers in order to further shield possibly still "leaking" fields In the second embodiment, an equivalent structure of an electrically conductive layer can be shifted by half the height in relation to a first electrically conductive layer, ideally centered area around the center 13 no slot 1 having.

Die am einfachsten herzustellende Ausführungsform für verteilte Kapazitäten ist eine Ausführung auf einer Laminatfolie, welche ein dünnes Dielektrikum darstellt, das beidseitig mit 2–10 Eindringtiefen dickem Metall beschichtet ist.The most easily produced embodiment for distributed capacities is an execution on a laminate film, which is a thin dielectric, the two-sided with 2-10 Penetration depths thick metal is coated.

Die geometrisch einfachste Form (wenn auch schwieriger herzustellen) ist es, dünne Metallfolien auf einen Träger zu befestigen und voneinander mittels nicht leitender Folie (z. B. aus einem Fluorpolymer, Kapton oder ähnlichem) oder Lack zu isolieren. Dabei kann durch Überlappung eine Kapazität erzeugt werden (18b, 18c).The simplest geometric form (though more difficult to fabricate) is to mount thin metal foils on a support and to insulate one another by means of non-conductive foil (eg of a fluoropolymer, Kapton or the like) or lacquer. It can be created by overlapping a capacity ( 18b . 18c ).

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Kapazitäten zwischen den Teilstücken 3 der elektrisch leitenden Schicht mittels Fingerkapazitäten 15 entlang der Schlitze zu realisieren (18d).Another embodiment provides for the capacities between the sections 3 the electrically conductive layer by means of finger capacitances 15 to realize along the slots ( 18d ).

Des Weiteren kann ein dielektrischer Träger (Saphir-Rohr/Polyeder, auch aus Kunststoff, Aluminiumnitrid etc...) mit einer gut leitenden, dünnen Schicht beschichtet werden. Diese Schicht kann zur Abschirmanordnung strukturiert werden. Nun können entweder diskrete kapazitive Elemente eingebaut werden oder eine verteilte Kapazität geschaffen werden. Letzteres kann durch Beschichten mit einem Dielektrikum und weiterem Beschichten mit einer zweiten elektrisch leitenden Schicht 16 durchgeführt werden oder erneut durch Strukturierung von Fingerkondensatoren. Alternativ kann eine einseitig beschichtete Laminatfolie auf den struk turierten Träger aufgebracht werden (Spannen, klemmen, kleben...) oder eine dielektrische Schicht und eine Metallfolie befestigt werden.Furthermore, a dielectric support (sapphire tube / polyhedron, also made of plastic, aluminum nitride, etc.) can be coated with a highly conductive, thin layer. This layer can be structured to the shielding arrangement. Now either discrete capacitive elements can be installed or a distributed capacitance can be created. The latter can be achieved by coating with a dielectric and further coating with a second electrically conductive layer 16 be performed or again by structuring of finger capacitors. Alternatively, a one-side coated laminate film can be applied to the structured support (clamping, clamping, bonding, etc.) or a dielectric layer and a metal foil are attached.

ReferenzlisteReferences

  • [1] US 4,310,799 [1] US 4,310,799
  • [2] US 4,506,224 [2] US 4,506,224
  • [3] US 4,642,569 [3] US 4,642,569
  • [4] US 4,871,969 [4] US 4,871,969
  • [5] US 4,879,515 [5] US 4,879,515
  • [6] US 5,243,286 A [6] US 5,243,286 A
  • [7] US 5,381,093 A [7] US 5,381,093 A
  • [8] US 5,572,129 A [8th] US 5,572,129 A
  • [9] US 5,574,372 A [9] US 5,574,372 A
  • [10] US 5,680,046 A [10] US 5,680,046 A
  • [11] US 6,420,871 B1 [11] US Pat. No. 6,420,871 B1
  • [12] US 2004/189304 A1 [12] US 2004/189304 A1
  • [13] US 5,396,173 A [13] US 5,396,173 A

LL
Fensterlänge des Spulen-/ResonatorsystemsWindow length of the Coil / resonator system
11
Schlitz mit Anteil in z-Richtungslot with proportion in z-direction
22
Spulen-/ResonatorsystemCoil / resonator system
33
Teilstück der AbschirmanordnungPart of the shielding arrangement
44
axiale Schlitzabschnitteaxial slot portions
55
weiterer SchlitzAnother slot
66
BereichArea
77
Schlitz in Umfangsrichtung durchgehendslot continuous in the circumferential direction
88th
axiale Schlitze nicht durchgehendaxial Slits not continuous
99
obere Endkante der Abschirmanordnungupper End edge of the shielding arrangement
1010
untere Endkante der Abschirmanordnunglower End edge of the shielding arrangement
1111
oberer Teil der Abschirmanordnungupper Part of the screening arrangement
1212
unterer Teil der Abschirmanordnunglower Part of the screening arrangement
1313
Bereich in der Mitte des FensterlängeArea in the middle of the window
1414
kapazitive Verbindungcapacitive connection
1515
Fingerkapazitätfinger capacity
1616
zweite elektrisch leitende Schichtsecond electrically conductive layer

Claims (19)

Kernspinresonanzapparatur zur Erzeugung eines homogenen statischen Magnetfelds in z-Richtung, mit mindestens einem Spulen-/Resonatorsystem, das dem Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenz-Signalen auf mindestens einer Messfrequenz dient, einem Gradientensystem, das zur Erzeugung von gepulsten Feldgradienten in mindestens einer Raumrichtung dient, und einer Abschirmanordnung, die radial zwischen dem mindestens einen Spulen-/Resonatorsystem und dem Gradientensystem positioniert ist, wobei die Abschirmanordnung mindestens eine elektrisch leitende Schicht mit mindestens einem Schlitz (1) umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht zur z-Achse axialsymmetrisch um den Mittelpunkt der Abschirmanordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmanordnung in einem axialen Abschnitt z1 < z < z2, mit z2 – z1 > L, wobei L = Fensterlänge des Spulen-/Resonatorsystems, in dem mindestens 90% der magnetischen Feldenergie des Spulen-/Resonatorsystems enthalten ist, mindestens ein Paar von zylindermantelförmigen Bereichen (6) um die z-Achse aufweist, wobei die zwei Bereiche (6) eines jeden Paares jeweils durch zwei um die z-Achse umlaufende, in sich geschlossene Grenzlinien definiert sind, und wobei die zwei Grenzlinien jedes Bereichs (6) einen axialen Abstand
Figure 00280001
voneinander aufweisen und auf Ebenen parallel zur xy-Ebene liegen, wobei die beiden Bereiche (6) eines solchen Paares geometrisch so positioniert sind, dass sie für mindestens einen Teil der Eigenmoden der Abschirmanordnung entgegengesetzte induktive Kopplungen mit mindestens einem Spulen-/Resonatorsystem aufweisen.Nuclear magnetic resonance apparatus for generating a homogeneous static magnetic field in the z direction, comprising at least one coil / resonator system, which is used for transmitting and / or receiving high-frequency signals at least one measurement frequency, a gradient system that generates pulsed field gradients in at least one spatial direction serves, and a shielding arrangement, which is positioned radially between the at least one coil / resonator system and the gradient system, wherein the shielding arrangement at least one electrically conductive layer with min at least one slot ( 1 ), wherein the electrically conductive layer to the z-axis is arranged axially symmetrical about the center of the shielding arrangement, characterized in that the shielding arrangement in an axial section z1 <z <z2, z2 - z1> L, where L = window length of the coil Resonator system in which at least 90% of the magnetic field energy of the coil / resonator system is contained, at least one pair of cylinder jacket-shaped areas ( 6 ) around the z-axis, the two regions ( 6 ) of each pair are each defined by two self-contained boundary lines circumscribing around the z-axis, and wherein the two boundary lines of each region ( 6 ) an axial distance
Figure 00280001
and lie on planes parallel to the xy plane, the two areas ( 6 ) of such a pair are geometrically positioned such that they have opposite inductive couplings with at least one coil / resonator system for at least a part of the eigenmodes of the shielding arrangement. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass mindestens ein Schlitz (1) der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung die mindestens eine elektrisch leitende Schicht in einer Richtung, die eine z-Komponente ungleich 0 aufweist, vollständig durchtrennt, und dabei innerhalb der Fensterlänge L des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems mindestens einmal vollständig um die z-Achse rotiert ist.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 1, characterized in that at least one slot ( 1 ) of the electrically conductive layer of the Abschirmanordnung the at least one electrically conductive layer in a direction having a z-component not equal to 0, completely, and thereby within the window length L of the at least one coil / resonator at least once completely around the z-axis is rotated. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass bei mindestens einem Schlitz (1) der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung die Steigung über den gesamten Abschnitt z1 < z < z2 der Abschirmanordnung gleichmäßig verläuft.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 2, characterized in that at least one slot ( 1 ) of the electrically conductive layer of the shielding arrangement, the pitch runs uniformly over the entire section z1 <z <z2 of the shielding arrangement. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schlitz (1) der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung ein ganzzahliges Vielfaches von Umdrehungen um die z-Achse entlang der Fensterlänge L einer oder aller Spulen-/Resonatorsysteme aufweist.Magnetic resonance apparatus according to one of claims 2 to 3, characterized in that at least one slot ( 1 ) of the electrically conductive layer of the shielding arrangement has an integral multiple of revolutions about the z-axis along the window length L of one or all of the coil / resonator systems. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem mindestens einen Schlitz (1), der die elektrisch leitende Schicht der Abschirmanordnung vollständig durchtrennt, mindestens ein weiterer Schlitz (5) vorgesehen ist, der an einer Endkante der Abschirmanordnung beginnend die elektrisch leitende Schicht nicht vollständig durchtrennt.Magnetic resonance apparatus according to one of claims 2 to 4, characterized in that in addition to the at least one slot ( 1 ), which completely cuts through the electrically conductive layer of the shielding arrangement, at least one further slot ( 5 ), which does not completely cut through the electrically conductive layer at an end edge of the shielding arrangement. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der weiteren Schlitze (5) ausschließlich außerhalb der Fensterlänge L des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems verläuft.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 5, characterized in that at least one of the further slots ( 5 ) runs exclusively outside the window length L of the at least one coil / resonator system. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Schlitze (5) innerhalb der Fensterlänge L des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems mindestens einmal vollständig um die z-Achse rotiert sind.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 5, characterized in that the further slots ( 5 ) are completely rotated at least once within the window length L of the at least one coil / resonator system about the z-axis. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Schlitze (5) innerhalb der Fensterlänge L des mindestens einen Spulen/Resonatorsystems um ein ganzzahliges Vielfaches einer vollen Umdrehung um die z-Achse verdreht sind.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 7, characterized in that the further slots ( 5 ) within the window length L of the at least one coil / resonator system are rotated by an integer multiple of a full revolution about the z-axis. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (1, 5) außerhalb der Fensterlänge L des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems eine niedrigere Steigung als innerhalb der Fensterlänge L aufweisen.Nuclear magnetic resonance apparatus according to one of Claims 2 to 8, characterized in that the slots ( 1 . 5 ) outside the window length L of the at least one coil / resonator system have a lower slope than within the window length L. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (1, 5) außerhalb der Fensterlänge L des mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems eine höhere Steigung als innerhalb der Fensterlänge L aufweisen oder axial verlaufen.Nuclear magnetic resonance apparatus according to one of Claims 2 to 8, characterized in that the slots ( 1 . 5 ) outside the window length L of the at least one coil / resonator system have a higher pitch than within the window length L or extend axially. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungen der Schlitze (1, 5) so angepasst sind, dass eine möglichst geringe Kopplung zwischen der Abschirmanordnung und dem mindestens einen Spulen-/Resonatorsystems erreicht wird.Magnetic resonance apparatus according to one of claims 2 to 10, characterized in that the slopes of the slots ( 1 . 5 ) are adapted so that the lowest possible coupling between the shielding and the at least one coil / resonator system is achieved. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schlitz (1) der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung durchgehend radial verläuft und die elektrisch leitende Schicht der Abschirmanordnung in mindestens zwei Bereiche (6) teilt, wobei die Anordnung der radialen Schlitze spiegelsymmetrisch in Bezug auf die xy-Ebene ist und dass zumindest in einem zentralen Bereich der Fensterlänge L zusätzlich mindestens ein Paar von axialen Schlitzen (8) vorgesehen ist, welche jeweils zwei benachbarte radiale Schlitze (7) oder einen radialen Schlitz (7) und eine Endkante der elektrisch leitenden Schicht der Abschirmanordnung verbinden, wobei die gesamte Anordnung der Schlitze (7, 8) eine Punktsymmetrie bezüglich des Mittelpunkts der Abschirmanordnung, aber keine Spiegelsymmetrie zur xy-Ebene aufweist, und die Abschirmanordnung gegenüber dem Spulen-/Resonatorsystem so positioniert ist, dass die Kopplung zwischen dem mindestens einen Spulen-/Resonatorsystem und der Abschirmanordnung minimiert wird.Magnetic resonance apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one slot ( 1 ) of the electrically conductive layer of the shielding arrangement extends continuously radially and the electrically conductive layer of the shielding arrangement in at least two areas ( 6 ), wherein the arrangement of the radial slots is mirror-symmetrical with respect to the xy plane and that at least in a central region of the window length L additionally at least one pair of axial slots ( 8th ) is provided, which in each case two adjacent radial slots ( 7 ) or a radial slot ( 7 ) and connect an end edge of the electrically conductive layer of the shielding arrangement, wherein the entire arrangement of the slots ( 7 . 8th ) has a point symmetry with respect to the center of the shielding arrangement but no mirror symmetry with respect to the xy plane, and the shielding arrangement is positioned opposite to the coil / resonator system so that the coupling between the at least one spu resonator system and the shielding arrangement is minimized. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich (13) der Abschirmanordnung in der Mitte der Fensterlänge L existiert, der keinen Schlitz aufweist.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 12, characterized in that an area ( 13 ) of the shielding arrangement exists in the middle of the window length L which has no slot. Kernspinresonanzapparatur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bereiche (6) der Abschirmanordnung in z-Richtung jeweils einen axialen Schlitz aufweisen.Nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 12, characterized in that all regions ( 6 ) of the shielding in the z-direction each having an axial slot. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände benachbarter radialer Schlitze (7) jeweils identisch sind.Nuclear magnetic resonance apparatus according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the spacings of adjacent radial slots ( 7 ) are identical. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände benachbarter radialer Schlitze (7) im Bereich der Mitte der Fensterlänge L geringer sind als außerhalb der Fensterlänge L.Nuclear magnetic resonance apparatus according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the spacings of adjacent radial slots ( 7 ) in the region of the middle of the window length L are smaller than outside the window length L. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände benachbarter radialer Schlitze (7) im Bereich der Mitte der Fensterlänge L größer sind als außerhalb der Fensterlänge L.Nuclear magnetic resonance apparatus according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the spacings of adjacent radial slots ( 7 ) in the region of the middle of the window length L are greater than outside the window length L. Kernspinresonanzapparatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmanordnung genau eine elektrisch leitende Schicht und kapazitive Elemente (14, 15) aufweist, die über den mindestens einen Schlitz (1) angebracht sind, so dass HF-Ströme im Bereich der Messfrequenz weitestgehend ungehindert fließen können.Magnetic resonance apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding arrangement comprises precisely one electrically conductive layer and capacitive elements ( 14 . 15 ), which via the at least one slot ( 1 ) are mounted so that HF currents in the range of the measurement frequency can flow largely unhindered. Kernspinresonanzapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmanordnung zwei elektrisch leitende Schichten (16) umfasst, zwischen denen eine dielektrische, nicht leitende Schicht angeordnet ist, wobei die Schlitze (1) in den beiden elektrisch leitenden Schichten (16) nicht deckungsgleich verlaufen.Nuclear magnetic resonance apparatus according to one of claims 1 to 17, characterized in that the screening arrangement comprises two electrically conductive layers ( 16 ), between which a dielectric, non-conductive layer is arranged, wherein the slots ( 1 ) in the two electrically conductive layers ( 16 ) are not congruent.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITSV20030011A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-01 Esaote Spa MAGNETIC STRUCTURE FOR PURCHASING MACHINES OF
DE102007014135B4 (en) * 2007-03-23 2010-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Magnetic resonance system with high-frequency shield with frequency-dependent shielding effect
DE102007058688A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-10 Siemens Ag Device for superimposed magnetic resonance tomography and positron emission tomography imaging
US9759727B2 (en) * 2010-03-23 2017-09-12 Massachusetts Institute Of Technology Ligands for semiconductor nanocrystals
RU2572646C2 (en) * 2010-08-25 2016-01-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Radio-frequency shield for magnetic-resonance imaging comprising conductive coating as shielding material
DE102011006573B4 (en) 2011-03-31 2014-09-04 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining an optimal structure of a radio-frequency shield of a radio-frequency antenna of a magnetic resonance system
DE102011084071A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Shield for electronic circuit
DE102013205150A1 (en) 2013-03-22 2014-10-09 Siemens Aktiengesellschaft Shielding for a magnetic resonance tomography device, and magnetic resonance imaging device equipped therewith
CN107038294B (en) * 2017-04-05 2019-07-02 西安交通大学 For the Resonance self-shielding calculation method based on equivalent one-dimensional stick model of light water reactor
DE102017005482A1 (en) 2017-06-08 2018-12-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Device for shielding electronic components from high-frequency electromagnetic fields
WO2020232021A1 (en) * 2019-05-12 2020-11-19 Purdue Research Foundation Expandable apparatus for detecting rf signals and related method
DE102019116322B4 (en) 2019-06-14 2023-01-26 Bruker Biospin Mri Gmbh Imaging apparatus, method of designing a circuit board assembly and circuit board assembly

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4310799A (en) * 1978-10-17 1982-01-12 National Research Development Corporation Coil winding for quadrupolar fields
US4506224A (en) * 1981-08-24 1985-03-19 Siemens Aktiengsellschaft High-frequency field system for nuclear magnetic resonance apparatus
US4642569A (en) * 1983-12-16 1987-02-10 General Electric Company Shield for decoupling RF and gradient coils in an NMR apparatus
US4871969A (en) * 1988-12-22 1989-10-03 General Electric Company RF shield for RF coil contained within gradient coils of NMR imaging device
US4879515A (en) * 1988-12-22 1989-11-07 General Electric Company Double-sided RF shield for RF coil contained within gradient coils of NMR imaging device
US5243286A (en) * 1990-06-06 1993-09-07 Advanced Nmr Systems, Inc. Split shield for magnetic resonance imaging
US5381093A (en) * 1991-12-09 1995-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus
US5396173A (en) * 1992-04-09 1995-03-07 Kabushiki Kaisha Toshiba RF magnetic shield for MRI
US5572129A (en) * 1995-01-19 1996-11-05 The Regents Of The University Of California RF shield for gradient coil
US5574372A (en) * 1994-01-19 1996-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Diagnostic magnetic resonance apparatus having a radio frequency shield between the radio frequency antenna and the gradient coil system
US5680046A (en) * 1994-08-05 1997-10-21 General Electric Company Double-sided RF shield for RF coil contained within gradient coils used in high speed NMR imaging
US6420871B1 (en) * 2001-03-02 2002-07-16 Varian, Inc. Multiple tuned birdcage coils
US20040189304A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Weston Anderson Nmr probe having an inner quadrature detection coil combined with a spiral wound outer coil for irradiation

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0582333A (en) 1991-09-19 1993-04-02 Hitachi Ltd Nuclear magnetic resonance diagnosing apparatus
US5367261A (en) 1992-07-02 1994-11-22 General Electric Company Shield for a magnetic resonance imaging coil
US6177797B1 (en) * 1996-12-19 2001-01-23 Advanced Imaging Research, Inc. Radio-frequency coil and method for resonance/imaging analysis
US6008650A (en) 1998-05-15 1999-12-28 Varian, Inc. Slotted RF shields for NMR probes
DE19843905C2 (en) 1998-09-24 2000-09-21 Siemens Ag Radio frequency shield for a diagnostic magnetic resonance device
US6888153B2 (en) 2000-04-05 2005-05-03 University Of Washington Capacitive shield for containing radiofrequency magnetic fields
US7233147B2 (en) 2001-07-20 2007-06-19 Invivo Corporation Method and apparatus for magnetic resonance imaging incorporating a spiral coil
FR2838195B1 (en) * 2002-04-05 2005-03-18 Ge Med Sys Global Tech Co Llc NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE FAST IMAGING METHOD
WO2004048987A2 (en) * 2002-11-27 2004-06-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Degenerate birdcage coil and transmit/receive apparatus and method for same
US6873153B2 (en) * 2003-07-07 2005-03-29 Yeda Research And Development Co., Ltd. Method and apparatus for acquiring multidimensional spectra and improved unidimensional spectra within a single scan

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4310799A (en) * 1978-10-17 1982-01-12 National Research Development Corporation Coil winding for quadrupolar fields
US4506224A (en) * 1981-08-24 1985-03-19 Siemens Aktiengsellschaft High-frequency field system for nuclear magnetic resonance apparatus
US4642569A (en) * 1983-12-16 1987-02-10 General Electric Company Shield for decoupling RF and gradient coils in an NMR apparatus
US4871969A (en) * 1988-12-22 1989-10-03 General Electric Company RF shield for RF coil contained within gradient coils of NMR imaging device
US4879515A (en) * 1988-12-22 1989-11-07 General Electric Company Double-sided RF shield for RF coil contained within gradient coils of NMR imaging device
US5243286A (en) * 1990-06-06 1993-09-07 Advanced Nmr Systems, Inc. Split shield for magnetic resonance imaging
US5381093A (en) * 1991-12-09 1995-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus
US5396173A (en) * 1992-04-09 1995-03-07 Kabushiki Kaisha Toshiba RF magnetic shield for MRI
US5574372A (en) * 1994-01-19 1996-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Diagnostic magnetic resonance apparatus having a radio frequency shield between the radio frequency antenna and the gradient coil system
US5680046A (en) * 1994-08-05 1997-10-21 General Electric Company Double-sided RF shield for RF coil contained within gradient coils used in high speed NMR imaging
US5572129A (en) * 1995-01-19 1996-11-05 The Regents Of The University Of California RF shield for gradient coil
US6420871B1 (en) * 2001-03-02 2002-07-16 Varian, Inc. Multiple tuned birdcage coils
US20040189304A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Weston Anderson Nmr probe having an inner quadrature detection coil combined with a spiral wound outer coil for irradiation

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